Вплив вірусів на колообіг вуглецю та фотосинтез

1. Віруси могли прискорювати цикли кругообігу вуглецю в природі

Ранні форми життя, найбільш імовірно, були хемоавтолітотрофами, котрі здобували хімічну енергію з довколишніх скель та океанів і будували клітинні компоненти з двоокису вуглецю, фіксованого безпосередньо з довкілля. Анаеробні фототрофи, ймовірно, також були поширеними на ранній Землі, підтримуючи своє життя завдяки сонячному світлу та двоокису вуглецю. Сьогоднішні бактерії виявляють надзвичайне розмаїття додаткових метаболічних процесів, і багато які з видів, добре знайомих людям, на кшталт тих, що зумовлюють людські хвороби (стафілококи й сальмонели) чи ті, яким ми завдячуємо певними харчовими продуктами й напоями (сир та вино), є гетеротрофами. Тобто, ці види використовують складні вуглеводні чи інші органічні молекули для отримання клітинами енергії та побудови клітинних компонентів, каміння та сонячне світло не є для них джерелами енергії. Де ж знайшли перші гетеротрофи таке багатство органічного вуглецю, щоб мати змогу ним скористатися? Смерть клітин бактерій та архей в результаті вірусних інфекцій мала вивільняти значні кількості органічного вуглецю в океани, створюючи таким чином специфічну нішу для гетеротрофів і додаючи нові ланки до циклу кругообігу вуглецю в природі.

2. Віруси підвищують інтенсивність фотосинтезу і могли прискорити оксигенацію атмосфери.

Геохімічні докази свідчать про те, що атмосфера була позбавленою молекулярного кисню ще два мільярди років тому назад, коли визначну роль почав відігравати процес фотосинтезу, супроводжуваний виділенням кисню. Колосальне збільшення вмісту кисню в атмосфері від слідових кількостей до нинішніх 21% називається Великим Кисневим Стрибком. Це ранній приклад зміни складу атмосфери під впливом біологічних чинників був реалізований, головним чином, синьозеленими водоростями, які й досі залишаються одними з найпоширеніших на Землі організмів. Сьогодні, фотосинтез у світовому океані здійснюється, перш за все, двома найпоширенішими ціанобактеріями, Prochlorococcus та Synechococcus, на долю яких припадає до 25% фіксації вуглецю на планеті. Однак, частково їхня фотосинтетична активність може бути зумовлена вірусами – ціанофагами. Багато ціанофагів – вірусів, котрі інфікують ціанобактерій – кодують важливі білки, які беруть участь в реакціях фотосистеми ІІ. Ген psbA кодує один з цих білків, і він здатний найшвидше серед усіх організмів, які здійснюють фотосинтез з вивільненням кисню, запускати роботу інших головних білків, що беруть участь у фотосинтезі. Максимальна продуктивність вірусів залежить від інтенсивності фотосинтезу, тож експресія цих генів фотосинтезу під час інфекції прискорює не тільки фотосинтез в організмі хазяїна, але також і реплікацію ціанофагів.

Оскільки psbA так часто зустрічається серед морських ціанофагів – він був виявлений у 88% секвенованих геномів ціанофагів – еволюційний зв’язок між ціанофагом та здатністю до фотосинтезу їхніх хазяїв міг бути древнім рушієм процесу фотосинтезу з вивільненням кисню і, як наслідок, глобального зростання вмісту кисню в атмосфері.

Віруси чинять непрямий еволюційний тиск на екосистеми

Віруси чинять значний непрямий вплив на еволюцію видів, які є довкола них. Вони можуть інтродукувати новий нішевий простір; шляхом ураження специфічних членів екосистем, вони створюють еволюційний простір для інших організмів і типів клітин. Віруси можуть вбивати джерела живлення певних видів, чи елімінувати симбіотичних партнерів інших. Зміни в частотах алелей внаслідок вірусних інфекцій можуть впливати на середовище та на інші організми, якщо ці зміни чинять ефект на поведінку їхніх носіїв. В майбутньому, віруси також можуть слугувати у якості прямих маніпуляторів популяційної біології шляхом контрольованої людьми фагової терапії.

джерело http://virology.com.ua/?p=1417