par Zhi-Ping Zhong, Ellen Mosley-Thompson, Lonnie Thompson, Matthew Sullivan et Virginia Rich, La Conversation
Alors que les humains modifient le climat et les écosystèmes de la planète, les scientifiques se penchent sur l’histoire de la Terre pour prédire les conséquences possibles du changement climatique. À cette fin, les structures de glace massives telles que les glaciers servent de congélateurs naturels, archivant des enregistrements détaillés des climats et des écosystèmes passés, y compris des virus.
Nous sommes une équipe de microbiologistes et paléoclimatologues qui étudie les micro-organismes anciens, notamment les virus préservés dans la glace des glaciers. Avec nos collègues Lonnie Thompson, Virginie Rich et d’autres chercheurs de la Groupe de paléoclimatologie des carottes de glace à l’Université d’État de l’Ohio, nous étudions les interactions entre les virus et leur environnement archivées dans des carottes de glace provenant de la Glacier Guliya sur le plateau tibétain.
En reliant les génomes d’anciennes communautés virales à des conditions climatiques spécifiques préservées dans la glace des glaciers, nos recherches récemment publiées offrent un aperçu de la manière dont ces Les virus se sont adaptés au changement climatique de la Terre au cours des 41 000 dernières années.
Lire l’histoire dans les gènes viraux
Nous principalement métagénomes utilisés— des collections de génomes qui capturent le contenu génétique total de tous les micro-organismes présents dans des échantillons environnementaux — pour reconstituer les génomes viraux à partir de neuf intervalles de temps distincts dans la carotte glaciaire de Guliya. Ces horizons temporels couvrent trois grands cycles de froid à chaud, offrant une occasion unique d’observer comment les communautés virales ont changé en réponse à différentes conditions climatiques.
Grâce à nos analyses, nous avons récupéré les génomes des équivalent de 1 705 espèces de virusmultipliant par plus de 50 les virus anciens connus préservés par les glaciers.
Seulement environ un quart Parmi les espèces virales que nous avons trouvées, certaines présentent des similitudes au niveau de l’espèce avec l’un des virus identifiés dans près de 1 000 métagénomes précédemment capturés dans des ensembles de données mondiaux. La plupart de ces espèces qui se chevauchent proviennent également du plateau tibétain.
Cela suggère qu’au moins certains virus préservés dans le glacier Guliya sont originaires de la région, mais cela témoigne également du manque relatif de virus glaciaires dans les bases de données disponibles.
À l’aide de ces nouveaux génomes de référence, nous avons tenté de « lire » leurs histoires.
Les carottes de glace qui préservent l’histoire de la Terre sont elles-mêmes en train de disparaître.
L’une des principales conclusions était que les communautés virales variaient considérablement entre les périodes climatiques froides et chaudes. La communauté la plus distincte d’espèces virales sur le glacier est apparue il y a environ 11 500 ans, coïncidant avec la transition majeure du dernier stade glaciaire à l’Holocène.
Ces résultats suggèrent que les conditions climatiques particulières des périodes froides et chaudes ont profondément influencé la composition des communautés virales. Nous émettons l’hypothèse que ces influences sont probablement dues à des virus provenant d’autres régions, transportés par les changements de régime des vents et soumis à des pressions de sélection dues aux changements de température sur le glacier.
En creusant plus profondément, nous avons ensuite déterminé comment les virus interagissaient avec leurs hôtes. Pour ce faire, nous avons utilisé des modèles informatiques pour comparer les génomes viraux avec les génomes d’autres microbes également présents dans cet environnement. Nous avons découvert que les virus infecté de manière constante par Flavobacteriumune lignée de bactéries communément trouvées dans les environnements glaciaires.
Nous avons également appris que les virus du glacier Guliya doivent « voler » des gènes à leurs hôtes pour manipuler leur métabolisme. Les génomes viraux contiennent 50 gènes métaboliques auxiliaires liés au métabolisme, notamment à la synthèse et à la dégradation des vitamines, des acides aminés et des glucides. Certains de ces gènes étaient abondants sur les neuf intervalles de temps étudiés, ce qui suggère qu’ils aident les hôtes microbiens à faire face aux conditions difficiles à la surface des glaciers et améliorent ainsi la capacité virale.
Ainsi, les virus non seulement infectent et tuent les cellules, mais ils altèrent probablement aussi la forme physique de leurs hôtes pendant l’infection, influençant ainsi leur capacité à survivre dans les conditions extrêmes des environnements glaciaires.
Le changement climatique au fil du temps
Nos découvertes offrent une nouvelle perspective sur la manière dont la vie, sous forme de virus, a réagi aux changements climatiques sur des dizaines de milliers d’années.
La compréhension de ces interactions anciennes offre une opportunité unique pour de futures recherches en virologie et en climatologie. En étudiant la façon dont les virus anciens ont réagi aux changements climatiques passés, les chercheurs peuvent obtenir des informations précieuses sur la façon dont les virus s’adaptent au changement climatique mondial actuel.
Nous pensons que la glace des glaciers, en capturant des informations sur les micro-organismes et leurs écosystèmes au fil du temps dans chaque couche, reste une ressource essentielle pour élucider l’histoire du climat de la Terre et de la vie qu’elle a soutenue, d’autant plus que les réserves de glace des glaciers diminuent rapidement.
Plus d’informations :
Zhi-Ping Zhong et al., La communauté virale du plateau tibétain préservée par les glaciers est probablement liée aux variations climatiques chaudes-froides, Géosciences de la nature (2024). DOI : 10.1038/s41561-024-01508-z
Cet article est republié à partir de La Conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.