Довгострокові прибережні спостереження на північному заході Середземного моря зафіксували постійне зниження кількості морських вірусів, яке триває з 2011 року. Це зменшення супроводжується потеплінням, підвищенням прозорості та «збідненням» вод — змінами, пов’язаними з кліматичним тиском у регіоні, який уже вважається гарячою точкою глобального потепління. Дані надходять із затоки Бланес у Жироні, де вчені протягом майже двох десятиліть щомісяця відбирають проби поверхневих вод. Картина чітка — і має велике значення, адже віруси відіграють ключову роль у хімічних процесах океану та харчових ланцюгах — від мікроорганізмів до риб. Морські віруси зникають Дослідження очолив Хаб’єр Лопес-Альфорха, морський мікробіолог з Інституту морських наук (ICM-CSIC) у Барселоні. Його робота вивчає, як віруси взаємодіють зі своїми мікробними «хазяями» і як ці взаємини змінюються під впливом кліматичних факторів. За оцінками Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (IPCC), західне Середземне море нагрівається швидше, ніж більшість інших морів. Потепління посилює довгострокову тенденцію до зменшення кількості поживних речовин у воді — процес, відомий як оліготрофікація. Це поступова втрата поживних елементів, яка робить море менш продуктивним. Спостереження в затоці Бланес показують стабільне падіння чисельності вірусів, що почалося на початку 2010-х і триває досі. Також зафіксовано підвищення прозорості води та зменшення кількості фітопланктону — крихітних рослин, що лежать в основі морських екосистем. Втрата морських вірусів Морські віруси — далеко не незначні учасники океанічної екосистеми. Вони руйнують мікроорганізми, запускаючи так званий вірусний шунт — процес, під час якого вуглець і поживні речовини повертаються у верхні шари води. Цей механізм також може сприяти опусканню органічного вуглецю на дно, коли заражені клітини злипаються і тонуть — процес, відомий як вірусний шатл. Якщо вірусів стає менше, клітини руйнуються рідше, а цикли обміну вуглецю та поживних речовин сповільнюються. «Зміна клімату змінює навіть найменші мікробні спільноти, які підтримують здоров’я океану», — зазначила співавторка дослідження Долорс Ваке. «Коли вірусів стає менше, змінюються цикли поживних речовин, що загрожує прибережним екосистемам і рибальським громадам, які від них залежать». Що показують довгострокові спостереження Команда з Бланес-Бей збирала щомісячні проби протягом майже 18 років, охоплюючи як типові сезони, так і аномальні роки. Для аналізу даних вчені використали узагальнені адитивні змішані моделі — статистичний підхід, який дозволяє відокремити сезонні коливання від довгострокових тенденцій. Моделі виявили чіткий переломний момент приблизно у 2011 році. Саме тоді кількість вірусів почала знижуватися, а колись виражена сезонність поступово зникла. Ці зміни збіглися зі зростанням температури моря та сталим зниженням рівня поживних речовин і хлорофілу. Такі тенденції відповідають регіональним ознакам виснаження поживних елементів і зменшення продуктивності в західній частині Середземного моря. Попередні дослідження також зафіксували щорічне падіння рівня хлорофілу поблизу Балеарських островів, що свідчить про ширший екологічний спад. Що впливає на кількість вірусів За допомогою нейронних мереж дослідники визначили, які чинники найточніше передбачають кількість вірусів. Найсильнішим виявився фактор часу — тобто сам рік, що відображає довготривалий екологічний тиск. Тим часом рівень поживних речовин і чисельність мікробних господарів пояснюють короткочасні, місячні коливання. Морські віруси в умовах потепління Тепло діє не самостійно, але створює фон для змін. Середземне море переживає повторювані морські теплові хвилі та демонструє стійке зростання температури — тенденцію, підтверджену численними кліматичними моделями. Водночас зниження рівня поживних речовин сповільнює ріст мікроорганізмів-хазяїв. Експерименти показують, що дефіцит поживних речовин може затримувати зараження і зменшувати кількість вірусів, які виходять при руйнуванні клітини. Особливо важливим є дефіцит фосфору, оскільки віруси містять велику кількість нуклеїнових кислот. Попередні дослідження довели, що нестача фосфору може пригнічувати лізис і змушувати віруси переходити у «тихий» стан. Змінені вірусні стратегії Коли поживних речовин бракує, віруси часто переходять у лізогенію — приховану форму, за якої їхня ДНК залишається всередині клітини-хазяїна, очікуючи кращих умов. Дослідження в полярних морях показують, що підвищення рівня CO₂ і певні температури можуть збільшувати частку лізогенних вірусів. У затоці Бланес сезонність усе ще відіграє роль. Узимку поживних речовин більше, і спостерігається підйом рівня хлорофілу, тоді як улітку вода стає прозорішою і «біднішою» — умови, які сповільнюють вірусні інфекції. Також відстежуються коливання чисельності бактерій і ціанобактерій — основних господарів вірусів, які часто досягають піку трохи раніше, ніж самі віруси. Майбутнє морських вірусів Наступне завдання — дослідити генетичне різноманіття. Команда планує секвенувати вірусний матеріал, накопичений за десятиліття, щоб з’ясувати, чи означає менша кількість вірусів також меншу різноманітність. Це важливо і для управління екосистемами: рибальські громади залежать від стабільних біогеохімічних процесів, а зміни у вірусній активності впливають на всю систему океану. Довгострокові записи — рідкість, але вони життєво необхідні. Без них природні коливання можуть приховати повільні, поступові зміни, які проявляються лише після багатьох років спостережень. Записи із затоки Бланес показують, що навіть найменші мешканці океану чутливо реагують на тепло та нестачу поживних речовин. І саме ця чутливість може підказати, де і коли система дасть збій наступного разу. Дослідження опубліковане в журналі ISME Communications.