ویروس هایی که می توانند به جذب کربن در دریا کمک کنند

مجهز به کاتالوگ صدها هزار نفری DNA و RNA گونه‌های ویروسی در اقیانوس‌های جهان، دانشمندان اکنون بر روی ویروس‌هایی تمرکز می‌کنند که احتمالاً با کمک به به دام انداختن دی‌اکسید کربن در آب دریا یا با استفاده از تکنیک‌های مشابه، ویروس‌های مختلفی که می‌توانند از نشت متان از ذوب خاک قطب شمال جلوگیری کنند، با تغییرات آب و هوایی مبارزه کنند.

محققان با ترکیب داده های توالی یابی ژنوم با تجزیه و تحلیل هوش مصنوعی، ویروس های اقیانوسی را شناسایی کرده و ژنوم آنها را برای تعیین اینکه “دزدیدن” ژن از سایر میکروب ها یا سلول هایی که کربن را در دریا پردازش می کنند. نقشه برداری از ژن های متابولیسم میکروبی، از جمله ژن های مربوط به متابولیسم کربن زیر آب، 340 مسیر متابولیک شناخته شده را در اقیانوس های جهان نشان داد. از این تعداد، 128 مورد نیز در ژنوم ویروس های اقیانوسی یافت شد.

گفت: «از اینکه این تعداد بسیار زیاد بود شوکه شدم متیو سالیواناستاد از میکروبیولوژی و مدیر مرکز علوم میکروبیوم در دانشگاه ایالتی اوهایو

پس از استخراج این مجموعه عظیم از داده ها از طریق پیشرفت در محاسبات، تیم اکنون فاش کرده است که کدام ویروس ها در متابولیسم کربن نقش دارند و از این اطلاعات در مدل های جامعه متابولیک جدید توسعه یافته برای کمک به پیش بینی نحوه استفاده از ویروس ها برای مهندسی میکروبیوم اقیانوس به سمت کربن بهتر استفاده می کنند. ضبط ظاهر خواهد شد.

سالیوان گفت: «مدل سازی درباره این است که چگونه ویروس ها می توانند فعالیت میکروبی را در یک سیستم جذب یا کاهش دهند. مدل‌سازی متابولیک جامعه به من نقطه داده رویایی را می‌گوید: کدام ویروس‌ها مهم‌ترین مسیرهای متابولیک را هدف قرار می‌دهند، و این مهم است زیرا به این معنی است که این اهرم‌ها اهرم‌های خوبی برای استفاده هستند.

سالیوان مطالعه را ارائه کرد امروز (17 فوریه 2024) در نشست سالانه انجمن آمریکایی برای پیشرفت علم در دنور

سالیوان هماهنگ کننده ویروسی بود کنسرسیوم اقیانوس تارا، یک مطالعه جهانی سه ساله در مورد تأثیرات تغییرات آب و هوایی بر اقیانوس های جهان و منبع 35000 نمونه آب حاوی میکروب های فراوان. آزمایشگاه او بر فاژها، ویروس‌هایی که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند، و پتانسیل آن‌ها برای بزرگ‌نمایی در یک چارچوب مهندسی شده برای دستکاری میکروب‌های دریایی برای تبدیل کربن به سنگین‌ترین شکل آلی که در کف اقیانوس فرو می‌رود، متمرکز است.

اقیانوس ها کربن را جذب می کنند و این ما را در برابر تغییرات آب و هوایی محافظت می کند. سالیوان گفت CO2 به عنوان گاز جذب می شود و تبدیل آن به کربن آلی توسط میکروب ها دیکته می شود. “آنچه اکنون می بینیم این است که ویروس ها مهم ترین واکنش ها را در این متابولیسم های جامعه میکروبی هدف قرار می دهند. این بدان معنی است که ما می توانیم شروع به کشف ویروس هایی کنیم که می توانند کربن را به نوع مورد نظر خود تبدیل کنند.

به عبارت دیگر، آیا می‌توانیم این حائل عظیم اقیانوس را تقویت کنیم تا یک غرق کربن برای خرید زمان در برابر تغییرات اقلیمی باشد، در مقابل این که این کربن دوباره به اتمسفر آزاد می‌شود تا آن را تسریع کند؟»

در سال 2016، تیم تارا دریافتند که غرق‌های کربن اقیانوس‌ها با وجود ویروس‌ها مرتبط هستند. تصور می‌شود که ویروس‌ها به غرق شدن کربن کمک می‌کنند، زمانی که سلول‌های پردازش‌کننده کربن آلوده به ویروس در توده‌های بزرگ‌تر و چسبنده‌ای که به کف اقیانوس می‌افتند، خوشه‌بندی می‌شوند. محققان تجزیه و تحلیل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی را برای شناسایی هزاران ویروسی که ویروس‌های «VIP» بودند برای کشت در آزمایشگاه و کار با آنها به عنوان سیستم‌های مدل برای مهندسی زمین اقیانوس توسعه دادند.

این مدل‌سازی جدید جامعه متابولیک، که توسط دانشیار دیمین اویلارد از کنسرسیوم اقیانوس‌های تارا ایجاد شده است، به آن‌ها کمک می‌کند تا بفهمند چنین رویکردی چه پیامدهای ناخواسته‌ای می‌تواند داشته باشد. آزمایشگاه سالیوان از این درس‌های اقیانوسی استفاده می‌کند و آن‌ها را برای استفاده از ویروس‌ها برای ایجاد میکروبیوم‌ها در محیط‌های انسانی برای کمک به بهبودی آسیب نخاعی، بهبود نتایج برای نوزادان متولد شده از مادران مبتلا به HIV، مبارزه با عفونت برای زخم‌های سوختگی و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌کند.

سالیوان، همچنین استاد دانشگاه، گفت: «مکالمه ای که ما داریم این است که «چه مقدار از این قابل انتقال است؟» مهندسی عمران، محیط زیست و ژئودتیک. “هدف کلی این است که میکروبیوم ها را به سمت آنچه که فکر می کنیم مفید است، مهندسی کنیم.”

او همچنین از تلاش‌های اولیه برای استفاده از فاژها به عنوان ابزار مهندسی زمین در یک اکوسیستم کاملاً متفاوت گزارش می‌دهد: منجمد دائمی شمال سوئد، جایی که میکروب‌ها آب و هوا را تغییر می‌دهند و با آب شدن خاک منجمد به تغییرات آب و هوایی واکنش نشان می‌دهند. ویرجینیا ریچدانشیار میکروبیولوژی در ایالت اوهایو، یکی از مدیران بنیاد ملی علوم است موسسه ادغام زیست شناسی EMERGE مستقر در اوهایو، که علم میکروبیوم را در سایت میدانی سوئد سازماندهی کرد. ریچ هم قبلی را اجرا کرد پژوهش که یک دودمان از موجودات تک سلولی را در ذوب یخ های دائمی به عنوان یک تولید کننده مهم متان، یک گاز گلخانه ای قوی، شناسایی کرد.

ریچ جلسه AAAS را با روث وارنر از دانشگاه نیوهمپشایر، که یکی از مدیران مؤسسه EMERGE است، سازماندهی کرد، که بر درک بهتر نحوه واکنش میکروبیوم ها به ذوب شدن یخ های دائمی و فعل و انفعالات آب و هوایی ناشی از آن تمرکز دارد.

سخنرانی سالیوان با عنوان “از زیست شناسی اکوسیستم تا مدیریت میکروبیوم با ویروس ها” و در جلسه ای با عنوان “مدیریت اکوسیستم هدفمند میکروبیوم: بازیکنان کوچک، نقش های بزرگ” ارائه شد.

کار Oceans توسط بنیاد ملی علوم، بنیاد گوردون و بتی مور و تارا اوشنز حمایت می شود و علاوه بر NSF، کار خاک توسط وزارت انرژی و بنیاد گرانتهام تامین می شود.

متصل