Mentre continuiamo a gestire la pandemia in corso, il ruolo svolto dai virus non è mai stato più rilevante. Sono presenti e attaccano praticamente ogni singolo organismo vivente, dalla più grande balena al più piccolo batterio, compreso un tipo di alghe blu-verdi note come cianobatteri.

Studiando i genomi dei cianobatteri Nostoc che vivono nelle regioni polari estreme, gli scienziati sperano di capire non solo come riescono a sopravvivere, ma anche il ruolo che i virus giocano nell'ecologia di questi ambienti. Per rispondere a queste domande il team di ricerca, tra cui, Dott.ssa Anne D. Jungblut, un ricercatore microbico presso il Museo di Storia Naturale, insieme ai suoi colleghi dell'Université Laval, Città del Quebec, Canada, si è rivolto a campioni storici di cianobatteri conservati al Museo di storia naturale di Londra che sono stati raccolti durante la spedizione artica britannica, avvenuta tra il 1875 e il 1876.

Il team ha scrutato il DNA dei cianobatteri artici alla ricerca di prove di virus lasciati nei loro genomi. Hanno anche cercato composti noti come metaboliti secondari che aiutano i microrganismi a sopravvivere a condizioni estreme e sono di grande interesse per lo sviluppo di nuovi farmaci.

Il dottor Jungblut dice, "Questa è la prima volta che qualcuno ha esaminato in dettaglio questa interazione virale nei cianobatteri. Evidenzia come i virus siano parte integrante dell'ecologia microbica e dell'ecologia degli ecosistemi polari".

"Una delle nostre analisi ha anche rilevato un numero elevato di metaboliti secondari. Questi sono interessanti perché sono spesso bioattivi, e alcune persone li selezionano per l'uso nello sviluppo di nuovi farmaci".

Nonostante sia stato raccolto più di 100 anni fa, il team è stato in grado di estrarre il DNA dai campioni di cianobatteri e quindi confrontarlo con campioni moderni per vedere se ci fossero stati cambiamenti notevoli negli organismi nel tempo.

I campioni studiati sono stati prelevati dalla British Arctic Expedition, che salpò da Portsmouth nel 1875 nel tentativo di raggiungere il Polo Nord. Guidato dal capitano George Strong Nares, la spedizione risalì la costa orientale delle isole artiche canadesi, dove è rimasto intrappolato nel ghiaccio.

"Era una di quelle spedizioni fallite in cui si ammalarono di scorbuto e rimasero bloccati a nord di Ellesmere Island, " dice Anne. "Sono stati intrappolati per l'inverno, ma hanno fatto molte osservazioni scientifiche e raccolte di campioni biologici e sono tornati indietro".

Esaminando ciò che è effettivamente il sistema immunitario dei cianobatteri, sono stati in grado di vedere che i virus che attaccavano i microrganismi nel 1876 erano completamente diversi da quelli che prendono di mira quelli moderni.

"Questa è la prima volta che qualcuno ha esaminato in dettaglio questa interazione virale, " spiega il dottor Jungblut. "Inizialmente speravamo di trovare gli stessi virus che infettano i moderni cianobatteri, ma non l'abbiamo fatto.

"Questo non è troppo sorprendente però, perché i virus hanno un elevato turnover e cambiano molto, come vediamo con l'emergere di nuove varianti di COVID-19".

Sono stati anche in grado di dimostrare che i cianobatteri polari e temperati avevano geni che li aiutavano a rispondere a condizioni estreme. Sebbene non fossero evidenti tratti genetici specifici per i cianobatteri polari Nostoc, avevano concentrazioni più elevate di alcuni metaboliti secondari. Questi potrebbero interessare in futuro i ricercatori che stanno sviluppando nuovi farmaci.

Il lavoro aiuta a evidenziare il ruolo chiave che i virus svolgono negli ecosistemi polari, così come il valore dei campioni raccolti centinaia di anni fa nelle collezioni dei musei di storia naturale, e che ora possono essere studiati in modo ancora più dettagliato utilizzando strumenti genomici.

Lo studio, "Diversità genomica e sistemi CRISPR-Cas nel cianobatterio Nostoc nell'alto Artico, " è pubblicato nel Microbiologia ambientale .