Жизнь в подземельях
О глубинной биосфере. Часть 2
Жизнь пронизывает почти все среды – от атмосферы до литосферы. Тем не менее зачастую мы говорим о жизни на поверхности или в толще воды, забывая о жизни под землей. Конечно, мы встречаемся с подземными обитателями на протяжении жизни (например, выкапывая червей на рыбалку), но не задумываемся о том, насколько глубоко она простирается.
Вечный дефицит
Как и полагается любой экосистеме, литосфера имеет и вирусы, причем очень экзотические. Они могут иметь необычную форму, обладать адаптациями к самым экстремальным показателям температуры и давления, выживать в достаточно токсичных средах. Предвидя истерические возгласы про смертельную болезнь из-под земли, стоит сделать одну оговорку – глубинные вирусы для нас неопасны. Зачастую они нацелены на архей и бактерий, а не на эукариот, что предотвращает пути заражения человека. Главная проблема глубинной вирусологии не в том, что мы найдем смертельный штамм, который уничтожит человечество, а в том, что мы почти ничего не знаем о вирусах данной среды. Большая часть из них известна по фрагментам ДНК и РНК, в которых до 90% генов могут иметь неизвестное предназначение. Есть, конечно, и хорошо изученные исключения, например, вирусы метаногенных архей. Собрать их куда легче, потому что метаногенные археи встречаются и в более доступных средах в сравнении с глубинными шахтами.
Первым таким вирусом можно назвать PSV – «псведосферический вирус», который отличается от остальных округлой формой белковой оболочки (капсида). Его хозяин – архея Methanococcus, которая почти не испытывает неудобств от заражения. Вирус ведет себя как временный симбионт, а затем покидает архею без ее уничтожения. Такая стратегия характерна для многих вирусов архей вроде MVP (провирус M. voltae), веретеновидных архейных вирусов или нитевидных вирусов метаногенов. Видимо, им куда удобнее сохранить хозяина, чем высосать его до конца. Они оставляют базу для будущих поколений. Тут, к слову, можно вспомнить несколько необычную идею о том, что ядро эукариотической клетки – это симбиотический вирус археи. Идея, конечно, не так сильно доказана, как идея симбиогенеза митохондрий и пластид, но в свете поведения вышеуказанных форм она имеет место быть.
Особое место в экосистемах глубинной биосферы занимают хвостатые бактериофаги. С ними мы сталкиваемся еще за школьной партой на уроках биологии, когда рассматриваем некоторых из них, вроде фага Т4. Более того, это одни из тех вирусов, которые человек начал использовать для себя, например, при лечении бактериальных инфекций. Но вот тут возникает небольшая проблема: между надземными и подземными бактериофагами наблюдается разрыв: у последних есть нетипичные по строению и назначению белки и участник ДНК неизвестного происхождения. Более того, часть глубинных фагов обладает огромными геномами на уровне бактерий. При этом часть генов может работать не на репликацию вируса, а на изменение метаболизма бактерий. Комплексы «ауксилярного метаболизма» играют роль в процессах обмена серы, азота, углерода и металлов. Потенциально это может сделать результат симбиоза фага и бактерии более успешным, чем его соседей без данных генов.