Kæmpevirus fundet på indlandsisen

Hvert forår, når solen igen står op over Arktis efter måneder med mørke, vender livet tilbage. Isbjørnene dukker frem fra deres vinterhi, havternerne kommer svævende tilbage fra den lange rejse mod syd og moskusokserne vader mod nord.

Dyrene er dog ikke det eneste liv, der bliver vækket af solens stråler. Gennem hele vinteren har alger ligget inaktive på isen, men nu begynder de at blomstre og farver store områder af isen sort.

Men den sorte is har den ulempe, at mindre sollys bliver reflekteret tilbage ud i atmosfæren, og det får isen til at smelte hurtigere. Når isen smelter hurtigere, sætter det tempoet på den globale opvarmning i vejret.

Nu har forskerne måske fundet en metode til at kontrollere væksten af alger på isen – og på den lange bane, kan det muligvis hjælpe med at sænke den hastighed, som isen smelter med.

Laura Perini og hendes kolleger fra Institut for Miljøvidenskab på Aarhus Universitet har nemlig fundet nogle kæmpestore vira, der lever på isen sammen med algerne. Hun har dem mistænkt for at inficere algerne, og hvis det er tilfældet, kan de fungere som en naturlig kontrolmekanisme for algerne. 

- Der er meget, vi endnu ikke ved om de kæmpestore vira, men jeg tror, at de kunne være nyttige i forhold til at bremse afsmeltningen af is på grund af alger. Hvor nemt og effektivt det vil være at udnytte dem, ved vi endnu ikke. Men ved at undersøge dem nærmere, håber vi på at kunne svare på nogle af de spørgsmål, siger hun.

Større end bakterier

Vira er normalt meget mindre end bakterier. En typisk virus er mellem 20 og 200 nanometer lang, mens en bakterie måler 2 til 3 mikrometer. Med andre ord er en virus normalt omkring 1000 gange mindre end en bakterie. Men det er ikke tilfældet med de kæmpestore vira. Kæmpevira kan blive op til 2,5 mikrometer. Det er større end de fleste bakterier. Viraene er dog ikke kun større rent fysisk, deres genom er også enormt stort. Bakteriofager – virus der angriber bakterier – har normalt mellem 100.000 og 200.000 bogstaver i deres genom. Kæmpeviraene har 2,5 millioner.

Aldrig fundet på isen før

Den første kæmpevirus, der nogensinde blev fundet, blev opdaget i 1981 i havet. Virussen havde specialiseret sig i at inficere grønne alger i havvandet. Sidenhen har forskere fundet kæmpevira i jord og endda i mennesker.

Men det er første gang, at kæmpevira er blevet fundet på indlandsisen, forklarer Laura Perini.

- Vi har analyseret prøver fra mørk is, rød sne og smeltehuller (cryoconite). Både i den mørke is og den røde sne fandt vi genetiske signaturer fra aktive kæmpevira. Og det er første gang, at de er blevet fundet på overfladen af is og sne. Vi har fundet dem, hvor der lever mange mikroalger, siger hun.

For få år siden var de fleste overbevist om, at indlandsisen er et goldt sted stort set uden liv. I dag ved vi, at der lever mange forskellige mikroorganismer – og altså også kæmpevira.

- Der findes et helt økosystem, som er baseret på algerne. Foruden bakterier, filamentøse svampe, protister og gær som spiser algerne, findes der svampe, der lever som algeparasitter samt de kæmpestore vira, som vi fandt.   

- For at forstå de biologiske kontrolmekanismer som styrer algernes opblomstring, har vi brug for at lære mere om disse forskellige grupper af liv.

Aldrig set med det blotte øje

Selvom viraene er kæmpestore, kan de ikke ses med det blotte øje. Faktisk har Laura Perini end ikke set dem i et mikroskop endnu. Men hun håber på at spotte dem i fremtiden.

- Måden vi opdagede viraene på var ved at analysere alt det genetiske materiale i de prøver vi tog. Ved at gå systematisk gennem det enorme dataset på jagt efter nogle specifikke genmarkører, fandt vi sekvenser, som minder utroligt meget om andre kendte kæmpevira, siger hun.

For at være sikker på, at DNA-sekvenserne ikke stammede fra vira, der for længst var døde, 
undersøgte de også alt mRNA i prøverne.

Når de DNA-sekvenser, som danner gener i virussen, bliver aktiveret, bliver stykkerne kopieret og oversat til enkeltstrengede stykker, som hedder mRNA. Stykkerne skal virussen bruge for at bygge de proteiner, som den har brug for til at overleve. Når mRNA er i prøverne er viraene altså i live.    

- I alt det mRNA, som vi sekventerede fra prøverne, fandt vi de samme markører som i DNA’et. Vi ved derfor, at generne er blevet transskriberet, og det betyder, at viraene lever og er aktive på isen, siger hun. 

DNA og RNA i vira

I centrum af de kæmpestore vira sidder en klump DNA. DNA’et indeholder alt den genetiske information eller de opskrifter, som viraene har brug for til at bygge proteiner. Og proteiner er livsnødvendige. De er de kemiske komponenter, der gør det meste af arbejdet i viraene. For at kunne bruge de opskrifter må viraene først transskribere dem fra tostrenget DNA til enstrenget mRNA. Den evne har normale vira ikke. De har i stedet RNA flydende rundt i cellen. Her venter det på at blive aktiveret, når virussen inficerer en organisme og overtaget dens cellulære produktionsfaciliteter. Kæmpevira kan selv producere proteiner, og det gør dem meget anderledes end normale vira. Rester af DNA fra døde vira kan overleve længe på isen. mRNA bliver derimod hurtigt nedbrudt. Det er altså kun til stede hvis viraene er i live og aktive.

Usikkerhed om hvordan de virker

Fordi kæmpevira er en ret ny opdagelse, er der meget vi endnu ikke ved om dem. I modsætning til de fleste andre vira har de en masse aktive gener som gør dem i stand til at reparere, replikere og transskribere DNA.

Hvorfor kæmpeviraene har det, og hvad de bruger dem til, er stadig et mysterium.

- Vi ved endnu ikke med sikkerhed hvilke organismer viraene angriber. Nogle af dem inficerer måske protister, mens andre angriber snealgerne. Vi er simpelthen ikke sikre på det endnu, siger Laura Perini.

Hun arbejder hårdt på at blive klogere på kæmpeviraene og udgiver snart mere forskning om emnet.

- Vi fortsætter med at studere viraene for at lære mere om deres interaktioner med de andre organismer i økosystemet. Senere i år udgiver vi endnu et paper, som handler om et forsøg, hvor vi har kultiveret mikroalger fra isen  i laboratoriet. Også her fandt vi kæmpevira i prøverne, slutter hun.

Om forskningen

Studietype: Feltstudie Ekstern finansiering: Studiet er en del af Deep Purple-projektet som er finansieret af European Research Councils innovationsprogram. Interessekonflikt:  Forskerne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikter i forbindelse med studiet. Link til videnskabelig artikel:  Giant viral signatures on the Greenland ice sheet