Mikrobiologen untersuchen riesige Viren im klimagefährdeten arktischen Epishelf Lake

Weniger als 500 Meilen vom Nordpol entfernt, ist der Milne Fiord Epishelf Lake ein einzigartiger Süßwassersee, der auf dem Arktischen Ozean schwimmt und nur von einer Eisschicht an Ort und Stelle gehalten wird. Der See wird von einzelligen Organismen dominiert, insbesondere Cyanobakterien, die häufig von ungewöhnlichen „Riesenviren“ infiziert werden. Forscher der Université Laval, Québec, Kanada, haben die erste Einschätzung der Häufigkeit der Viren in diesem See erstellt. Die Forschung ist veröffentlicht in Angewandte und Umweltmikrobiologie.

Viren sind der Schlüssel zum Verständnis polarer aquatischer Ökosysteme, da diese Ökosysteme von einzelligen Mikroorganismen dominiert werden, die häufig von Viren infiziert werden. Diese Viren und ihre Diversität und Verbreitung im Milne-Fjord-See wurden selten untersucht. Das Team arbeitet nun daran, die riesigen Viren zu sequenzieren, ein Versuch, der wahrscheinlich dazu führen wird, zu verstehen, wie die Viren die Ökologie des Sees durch ihre Wechselwirkungen mit den Cyanobakterien, die sie infizieren, beeinflussen.

Schnell ansteigende Temperaturen begrenzen die verbleibende Zeit für Mikrobiologen, um ein klares Bild der Biodiversität und der biogeochemischen Kreisläufe dieser eisabhängigen Umgebungen sowie der Folgen der schnellen, irreversiblen Temperaturänderungen zu entwickeln. „Das Schelfeis, das den See an Ort und Stelle hält, verschlechtert sich jedes Jahr, und wenn es aufbricht, wird der See in den Arktischen Ozean abfließen und verloren gehen“, sagte der korrespondierende Autor Alexander I. Culley.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Einzigartigkeit der viralen Gemeinschaft im Süßwassersee im Vergleich zum Meeresfjordwasser, insbesondere in der haloklinen Gemeinschaft“, sagte Culley. Die Halokline ist ein Bereich, in dem der Salzgehalt schnell abfällt, wenn man die Wassersäule hinaufsteigt. Diese Umgebung biete Nischen für Viren und Wirte, die weder in Süßwasser- noch in Meeresschichten mit einheitlichem Salzgehalt zu finden seien, sagte er.

Der abgelegene See in der Hocharktis konnte nur per Helikopter erreicht werden, wenn die Wetterbedingungen es zuließen. Das Forschungsteam sammelte Wasserproben und sequenzierte die gesamte DNA im Seewasser, wodurch sie die darin enthaltenen Viren und Mikroorganismen identifizieren konnten. Die Studie schafft eine Grundlage für ein besseres Verständnis der viralen Ökologie in verschiedenen globalen Umgebungen, insbesondere in der Hocharktis.

„Eine hohe Bakterienhäufigkeit in Verbindung mit einer möglichen Prävalenz eines lytischen Lebensstils in dieser Tiefe legt nahe, dass Viren eine wichtige Rolle beim Biomasseumsatz spielen“, sagte Mary Thaler, Ph.D., ein Mitglied von Culleys Team an der Université Laval. „Lytischer Lebensstil“ bezieht sich auf die Freisetzung von Tochterviruspartikeln, wenn die mikrobielle Wirtszelle zerstört wird.

Die dramatischste Veränderung, die im Milne Fiord Epishelf Lake beobachtet wurde, war ein mehrjähriger Rückgang der Häufigkeit von Cyanobakterien. Die Forscher führten diesen Rückgang auf den zunehmenden Meereseinfluss im Süßwassersee zurück, „da Cyanobakterien im Arktischen Ozean nur sehr selten vorkommen“, schrieben sie.

Dennoch bleiben die Details dieses Ökosystems im Dunkeln, da die meisten seiner Viren bisher nur aus Fragmenten ihrer Sequenzen bekannt sind. So wissen die Wissenschaftler in den meisten Fällen noch nicht, wie die Viren die von ihnen infizierten Mikroben beeinflussen oder welche Viren welche Mikroben bewohnen.