Vírusevő egysejtűek lakják a tengereket

Vírusevő protiszták

A vírusok csillagászati mennyiségben vannak jelen mindenütt a Földön, mégsem gondolunk rájuk úgy, mint potenciális táplálékra. Nem így azok a tengeri egysejtűek, amelyek egyedülállóak abban, hogy kimondottan vírusokat csemegéznek.

A bioszféra zsúfolásig tele van vírusokkal: akármerre nézünk, a felhőktől az óceánok legmélyéig, vírusokat mindenütt óriási mennyiségben találunk. Ha jobban belegondolunk, különös, hogy ezt a hihetetlenül bőséges és tápanyagban gazdag erőforrást egyetlen ismert élőlény sem hasznosítja ételként. Legalábbis így tudtuk eddig, de most a Frontiers in Microbiology című folyóiratban megjelent az első cáfolhatatlan bizonyíték arra nézve, hogy a tengeri protiszták – önálló lényként élő eukarióta egysejtűek – két ökológiailag jelentős csoportja, a choanozoák és a picozoák is hivatásos víruszabálók, amelyek bekebelezés, szakszóval fagocitózis révén fogyasztják el prédájukat.

„Adataink azt mutatják, hogy sok protiszta sejt belsejében különböző nem-kórokozó vírusok örökítőanyaga található meg, miközben bakteriális DNS-t nem tartalmaznak. Ezt meggyőző bizonyítéknak tartjuk amellett, hogy ezek a sejtek nem baktériumokkal, hanem vírusokkal táplálkoznak. A felfedezés meglepetésként ért bennünket, mert szembemegy az uralkodó nézettel arról, hogy milyen szerepet töltenek be a vírusok és a protiszták a tengeri táplálékláncokban" – nyilatkozta Ramunas Stepanauskas, az Bigelow Óceanológiai Laboratórium (East Boothbay, Maine, USA) Egysejtgenomikai Centrumának vezetője és a cikk levelező szerzője.

Mintavétel a tengervízből Forrás: Ramunas Stepanauskas and coauthors

Stepanauskas és munkatársai két különböző helyszínen és több időpontban vettek mintát a felszíni tengervízből: az északnyugati Atlanti-óceánból az USA-beli Maine-öbölnél 2009 júliusában, illetve a Földközi-tengerből Katalónia partjainál 2016 januárjában és júliusában. A legmodernebb egysejtgenomikai eszközök segítségével 1698 egyedi protisztasejt teljes DNS-tartalmát szekvenálták meg. Valamennyi egyedi felsokszorozott genom (Single Amplified Genome, SAG) egyetlen protisztasejt teljes DNS-állományát tartalmazza, a saját genomjával és az esetleges társult részekkel – például szimbiontákkal, bekebelezett táplálékkal, illetve a sejt külsejéhez tapadó baktériumokkal és vírusokkal – együtt. A technika rendkívül érzékeny, de nem fedi fel közvetlenül a protiszta és kísérői közötti viszonyokat.

A kutatók a protiszták legkülönbözőbb rokonságaiba – az Alveolata, a Heterokonta, a Chlorophyta, a Cercozoa, a Picozoa és a Choanozoa divíziókba – tartozó egysejtűeket azonosítottak a mintákban. A Maine-öbölből származó SAG-ok 19 százalékában, a Földközi-tengerieknek pedig a 48 százalékában találtak baktériumból származó DNS-t, ami arra utal, hogy ezeknek a protisztáknak főleg baktériumok szerepeltek az étlapján. A vírus-eredetű DNS-szekvenciák hasonlóan elterjedtek voltak: a Maine-öbölbeli SAG-ok 51 százalékában és a katalóniaiak 35 százalékában voltak fellelhetők. Némelyik protiszta-sejtből csak egyféle vírust mutattak ki, de akadt olyan, amelyben nem kevesebb mint 52 különböző vírus DNS-e rejtőzött. A legtöbb fellelt vírust baktériumok parazitájaként ismerjük, ezek tehát a baktériumsejtekkel együtt kerülhettek a protisztákba.

Egy picozoa Forrás: Wikimedia Commons

Azonban a choanozoák és picozoák, amelyek csak a Maine-öbölbeli mintákban bukkantak fel, más képet mutattak. Erről a két zöld színtest nélküli protiszta-csoportról keveset tudunk. A choanoflagellata-ként is emlegetett, 3-10 mikrométeres choanozoák evolúciós szempontból kiemelt jelentőséggel bírnak, mivel az egysejtűek birodalmában ők az állatok és a gombák legközelebbi rokonai. Az apró, mindössze 3 mikrométeres, eredetileg picobiliphyta-ként ismert picozoákat pedig mindössze 20 éve ismerjük. Egészen mostanáig rejtély volt, hogy mivel táplálkozhatnak, hiszen evőberendezésük túl kicsiny a baktériumok befogadásához. A vírusok ellenben, amelyek jobbára 150 nanométernél kisebbek, kényelmesen lemennek a torkukon.

Minden egyes choanozoa és picozoa SAG-ben fellelhető volt a bakteriofág és CRESS-DNS vírusok genetikai anyaga, ugyanakkor ezeket nem kísérték bakteriális DNS-nyomok. Noha ezeket a vírus-DNS-eket sok más protisztában megtalálták, ott mindig baktérium-DNS-sel együtt fordultak elő, ami arra utalt, hogy a vírusokat a baktériumok hozták a partiba.

Vírusevő protiszták Forrás: Mark Dayel and Nicole King, University of California, Berkeley

„Roppant valószínűtlen, hogy ezek a vírusok mindazokat a protisztákat képesek lennének fertőzni, amelyekben megtaláltuk őket" – szögezte le Julia Brown, a Bigelow Laboratórium kutatója és a cikk társszerzője. A szerzők egyéb lehetőség híján arra a következtetésre jutottak, hogy a choanozoák és a picozoák valószínűleg rutinszerűen vírusokat fogyasztanak táplálék gyanánt.

„A vírusok foszforban és nitrogénben gazdagok, és feltehetőleg remek táplálékkiegészítők ahhoz az alapvetően szénben dús étrendhez, amely sejtes zsákmányból és széngazdag tengeri kolloidokból áll – folytatta Brown. – Azáltal, hogy ezek a protiszták eltávolítják a vízből a vírusok egy részét, csökkentik a más élőlényeket fertőzni képes vírusok számát, ugyanakkor segítenek a vírusrészecskékben tárolódó szerves szenet a tápláléklánc felsőbb rétegei felé csatornázni. A további kutatások fényt deríthetnek majd arra is, vajon a vírusokat bekebelező protiszták felhalmozzák-e a zsákmányaik DNS-szekvenciáit a saját génállományukban, és megvizsgálhatják, miként védik a sejtek saját magukat a fertőzés ellen."