Bilim insanları iklim değişikliğinin gizli nedenini keşfetti

Çalışma, mikroorganizmaların enfekte olduktan sonra yeni metan üreten genler içerdiğini ortaya koyuyor.

Yakın zamanda yapılan bir araştırma, mikropları enfekte eden virüslerin, güçlü bir sera gazı olan metanın çevrede dolaşımında önemli bir rol oynayarak iklim değişikliğine katkıda bulunduğunu ortaya koyuyor.

1000'e yakın metagenomik grubu analiz ederek DNA Araştırmacılar, farklı göllerden ineğin midesinin içine kadar uzanan 15 farklı yaşam alanından elde edilen veriler sayesinde mikrobiyal virüslerin, metan süreçlerini kontrol etmek için aksesuar metabolik genler (AMG'ler) adı verilen özel genetik öğeler taşıdığını buldu. Organizmaların yaşadığı yere bağlı olarak bu genlerin sayısı değişiklik gösterebilir; bu da virüslerin çevre üzerindeki potansiyel etkisinin aynı zamanda yaşam alanlarına göre de değiştiğini gösteriyor.

Çalışmanın baş yazarı ve Ohio State Üniversitesi Byrd Polar ve İklim Araştırma Merkezi'nde araştırma görevlisi olan Zhiping Zhong, bu keşfin metanın farklı ekosistemler içinde nasıl etkileşime girdiğini ve hareket ettiğini daha iyi anlamak için hayati bir parça eklediğini söyledi.

Aynı zamanda mikropların farklı ortamlarda nasıl evrimleştiğini araştıran bir mikrobiyolog olan Zhong, “Mikroorganizmaların metan süreçlerini nasıl yönlendirdiğini anlamak önemlidir” dedi. “Metan metabolizmasına mikrobiyal katkılar onlarca yıldır araştırılıyor, ancak viral alandaki araştırmalar büyük ölçüde yeterince incelenmiyor ve biz daha fazlasını öğrenmek istiyoruz.”

Araştırma dergide yayımlandı Doğa İletişimi.

Sera gazı emisyonlarında virüslerin rolü

Virüsler Dünya üzerindeki tüm ekolojik, biyojeokimyasal ve evrimsel süreçlerin güçlenmesine yardımcı oldu, ancak bilim insanları bunların iklim değişikliğiyle olan bağlantılarını nispeten yakın zamanda keşfetmeye başladı. Örneğin metan, karbondioksitten sonra sera gazı emisyonlarının en büyük ikinci nedenidir, ancak büyük ölçüde arke adı verilen tek hücreli organizmalar tarafından üretilir.

Araştırmanın ortak yazarı ve Ohio Eyaleti Mikrobiyom Bilimleri Merkezi'nde mikrobiyoloji profesörü Matthew Sullivan, “Virüsler Dünya üzerinde en çok bulunan biyolojik varlıktır” dedi. “Burada, uzun gen listesine metan döngüsü genlerini ekleyerek etkileri hakkında bildiklerimizi genişletiyoruz. virüs– Kodlanmış metabolik genler. Ekibimiz, virüslerin enfeksiyon sırasında gerçekte ne kadar “mikrobiyal metabolizmayı” manipüle ettiğini yanıtlamaya çalıştı.

Zhong, mikropların küresel ısınmayı hızlandırmada oynadığı hayati rolün artık iyi bilinmesine rağmen, bu mikropları enfekte eden virüsler tarafından kodlanan metan metabolizmasıyla ilgili genlerin metan üretimini nasıl etkilediği hakkında çok az şey bilindiğini söyledi. Bu gizemi çözmek, Zhong ve meslektaşlarını benzersiz mikrobiyal rezervuarlardan mikrobiyal ve viral DNA örneklerini toplayıp analiz etmek için yaklaşık on yıl harcamaya iten şey oldu.

Ekibin çalışma için seçtiği en önemli yerlerden biri Hırvatistan'daki doğa rezervinin bir parçası olan Vrana Gölü. Metan açısından zengin göl çökeltilerinde araştırmacılar, metan üretimini ve oksidasyonunu etkileyen çok sayıda mikrobiyal gen buldu. Buna ek olarak, çeşitli viral toplulukları araştırdılar ve konakçılarının metabolizmasını düzenlemeye yardımcı olan 13 tip AMG keşfettiler. Ancak Zhong, bu virüslerin doğrudan metan metabolizması genlerini kendilerinin kodladığına dair bir kanıt bulunmadığını, bunun da virüslerin metan döngüsü üzerindeki potansiyel etkisinin yaşam alanlarına bağlı olarak değiştiğini öne sürdüğünü söyledi.

Hayvancılık ve çevre üzerindeki etkiler

Genel olarak çalışma, daha fazla sayıda metan metabolizması AMG'sinin bir ineğin midesinin içi gibi konakçıyla ilişkili ortamlarda bulunma olasılığının daha yüksek olduğunu, bu genlerin daha azının ise göl çökeltileri gibi çevresel habitatlarda bulunduğunu ortaya çıkardı. İnekler ve diğer besi hayvanları da küresel metan emisyonlarının yaklaşık %40'ından sorumlu olduğundan, onların çalışmaları virüsler, organizmalar ve bir bütün olarak çevre arasındaki karmaşık ilişkinin bilim adamlarının daha önce düşündüğünden daha karmaşık bir şekilde bağlantılı olabileceğini öne sürüyor.

Zhong, “Bu sonuçlar, virüslerin neden olduğu küresel etkilerin hafife alındığını ve daha fazla ilgiyi hak ettiğini gösteriyor” dedi.

Her ne kadar insan faaliyetlerinin bu virüslerin evrimini etkileyip etkilemediği belli olmasa da ekip, bu çalışmadan elde edilen yeni bilgilerin, Dünya üzerindeki tüm yaşamı dolduran bulaşıcı ajanların gücü hakkında farkındalık yaratacağını umuyor. Ancak Zhong, bu virüslerin iç mekanizmaları hakkında daha fazla bilgi edinmeye devam etmek ve bunların Dünya'daki metan döngüsüne olan katkılarını daha iyi anlamak için daha fazla deneye ihtiyaç duyulacağını söyledi; özellikle de bilim insanları mikropların neden olduğu metan emisyonlarını azaltmanın yollarını bulmaya çalışırken.

“Bu çalışma, iklim değişikliğinin viral etkilerini anlamada bir başlangıç ​​adımıdır” dedi. “Hala öğrenecek çok şeyimiz var.”

Referans: Zhi-Ping Zhong, Jingjie Du, Stephan Köstlbacher, Petra Pjevac, Sandi Orlić ve Matthew B. Sullivan, 29 Şubat 2024, “Mikrobiyal metan metabolizmasını modüle etmeye yönelik viral potansiyel habitatlara göre değişir”, Doğa İletişimi.
doi: 10.1038/s41467-024-46109-x

Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı, Hırvat Bilim Vakfı, Gordon ve Betty Moore Vakfı, Hysing-Simons Vakfı, Avrupa Birliği ve ABD Enerji Bakanlığı tarafından desteklenmiştir. Ortak yazarlar arasında Ohio Eyaletinden Jinji Du'nun yanı sıra Viyana Üniversitesi'nden Stefan Kostelbaker ve Petra Bejevac ile Ruder Boškovitch Enstitüsü'nden Sandy Orlich yer alıyor.