Gli scienziati credono da tempo che i virus oceanici uccidano sempre rapidamente le alghe, ma la ricerca condotta da Rutgers mostra che vivono in armonia con le alghe e i virus forniscono un "colpo di grazia" solo quando le fioriture di alghe sono già stressate e stanno morendo.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , probabilmente cambierà il modo in cui gli scienziati considerano le infezioni virali delle alghe, noto anche come fitoplancton, in particolare l'impatto dei virus sui processi dell'ecosistema come la formazione (e il declino) della fioritura algale e il ciclo del carbonio e di altre sostanze chimiche sulla Terra.

"Solo quando le cellule algali infette si stressano, come quando sono a corto di sostanze nutritive, che i virus diventino mortali, " ha detto l'autore principale Benjamin Knowles, un ex ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di Scienze Marine e Costiere della Scuola di Scienze Ambientali e Biologiche della Rutgers University-New Brunswick che ora è alla UCLA. È stato anche borsista post-dottorato presso il Rutgers' Institute of Earth, Oceano, e Scienze dell'atmosfera. "Riteniamo che questo modello di infezione completamente nuovo sia diffuso negli oceani e possa alterare radicalmente il modo in cui vediamo le interazioni virus-ospite e l'impatto dei virus sugli ecosistemi e sul ciclo biogeochimico poiché va sempre contro il modello classico dei virus da tempo accettato. essere letale e uccidere le cellule".

Il ciclo biogeochimico si riferisce a nutrienti essenziali come il carbonio, ossigeno, azoto, fosforo, calcio, ferro e acqua circolanti negli organismi e nell'ambiente. L'alga coccolitofora Emiliania huxleyi è stato il fulcro dello studio come modello per altri sistemi alghe-virus ed è un motore centrale di questo processo.

Gli scienziati hanno studiato le interazioni virus-alghe in laboratorio e in ambienti controllati, mini-fioriture nelle acque costiere della Norvegia. Si sono concentrati sull'infezione virale di una forma di alga responsabile della generazione di gran parte dell'ossigeno e del ciclo del carbonio sulla Terra. Un gruppo di virus oceanici chiamati coccolitovirus infettano e uccidono abitualmente E. huxleyi oltre 1, 000 miglia quadrate, visibile dallo spazio tramite i satelliti che osservano la Terra.

I virus alla fine rompono le cellule algali, contribuire alla rete alimentare globale mettendo a disposizione di altri organismi energia e materia organica. Ma le cellule infette non muoiono subito, gli scienziati hanno scoperto. Anziché, le cellule infette si moltiplicano e fioriscono in decine di chilometri di acque oceaniche e muoiono in modo coordinato. Queste dinamiche sono state osservate di routine in studi precedenti, ma non possono essere spiegate dalla velocità con cui gli host algali e i virus si incontrano in natura.

"Le alghe e i virus hanno un tipo di relazione quasi simbiotica, permettendo sia alle cellule algali che ai virus di replicarsi felicemente per un po', " ha detto l'autore senior Kay D. Bidle, un professore e oceanografo microbico presso il Dipartimento di scienze marine e costiere di Rutgers-New Brunswick e l'Istituto della Terra, Oceano, e Scienze dell'atmosfera. "Riteniamo che queste dinamiche appena scoperte si applichino anche ad altre interazioni virus-alghe attraverso gli oceani e siano fondamentali per il funzionamento dell'infezione. Combinando sperimentali, approcci teorici e ambientali, il nostro lavoro presenta un modello per diagnosticare questo tipo di infezione in altri sistemi".

Le dinamiche alghe-virus hanno importanti implicazioni per l'esito delle infezioni e il flusso di carbonio e possono portare a scenari in cui l'anidride carbonica viene sequestrata, o memorizzato, nell'oceano profondo piuttosto che trattenuto nell'oceano superiore, ha detto Bidle. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno la portata di queste dinamiche e il loro impatto sugli ecosistemi e il ciclo del carbonio negli oceani.