וירוסים בים

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש
וירוסים
וירוסים ימיים הם ככלל הוירוסים פרזיטים של אורגניזמים.  וירוס הוא חומצת גרעין עטופה במבנה חלבוני הקרוי 'קפסיד' אשר חודר אל תוך תא חי (התא המארח) ומשתמש באברוני התא על מנת להתרבות.  גודל הוירוס נע בין 20-30nM  ויכול להגיע אף עד 700nM ׁ(גדול יותר מתאים פרוקריוטיים מסוימים). הוירוס יכול להיות DNA או RNA, חד גדילי, דו גדילי או מעגלי וכן sense או antisense.  קיימת מחלוקת באשר להגדרת הוירוס כחי, שכן הוא חסר מערכת מטבולית (הוא אינו יכול לספק לעצמו אנרגיה), חסר מערכת התרבות/שכפול ותלוי לחלוטין בתא המארח על מת לשרוד, מחוץ לתא המארח הוא למעשה דומם. עם זאת הוא כן עובר אבולוציה ומבחינה זו הוא חי.
מחזור החיים
מחזור החיים של הוירוסים מורכב משישה שלבים:
  • היקשרות לתא המארח
  • חדירה לתא - שלוש דרכים אפשריות: (1) איחוי מעטפת הוירוס עם מעטפת התא (2) בליעה של הוירוס ע"י התא בהתייחסו אל הוירוס כאל מזון - תהליך הנקרא אנדוציטוזה (3) הזרקת חומצת הגרעין בלבד אל תוך התא והשארת הקפסיד בחוץ.
  • איבוד המעטפת החיצונית - בעזרת אנזימים של התא המארח או של הוירוס עצמו
  •  שכפול הנגיף וסינטזה של חלבוני הנגיף תוך שימוש במערכות התא המארח
  • שינויים בנגיף
  • שחרור מהתא המארח: המסלול הליטי - (1) ליזיס - הוירוסים מתרבים בתוך התא עד הגעה לכמה מאות שכפולים, ואז מפרישים אנזימים שממיסים את ממברנת התא המארח ומשתחררים. (2) לא ליזיס - הוירוסים מתרבים עד למאות ומשתחררים מהתא המארח תוך לקיחת חלק ממברנת התא. המסלול הליטוגני- הוירוס מחדיר את הDNA שלו אל הDNA של התא המארח ומשתכפל יחד עם שכפול התא, ואירוע של עקה כלשהו (לדוגמא קרינת UV ) יכול להביא לשחרורו מהDNA והתפרצותו.  המסלול הכרוני -  הוירוס מתרבה בתא ומשתחרר מן התא המארח ללא הריגתו.
וירוסים ימיים
וירוסים הם האורגניזמים הנפוצים ביותר בים,  נפיצותם גדולה בכמה סדרי גודל מהאורגניזמים השניים בנפיצות - הפרוקריוטיים. השונות הגנטית
נפיצות הוירוסים הימיים
נפיצות הוירוסים הימיים
בוירוסים היא גם כן הגדולה ביותר שניתן למצוא בים.  בכל ליטר מי ים יש כ - 1010 וירוסים, ובכל האוקיינוסים כ-1030.  בכל שנייה בים מתרחשות כ1023 הדבקות ויראליות.  וירוסים בים אחראים ל-7% מתמותת הפיטופלנקטון ול-50% מתמותת הפרוקריוטים,  ומכאן שבעלי חשיבות גדולה במיחזור החומר האורגני.   באיזורים אוליגטרופים לרוב יימצאו וירוסים שיתרבו במסלול הליטוגני או הכרוני,  שכן באיזור דל בתאים מארחים פוטנציאלים הוירוסים אינם יכולים להרשות לעצמם להרוג את התאים המארחים.  לעומת זאת באיזורים אאוטרופים נמצא לרוב וירוסים שיתרבו במסלול הליטי. יחד עם זאת, על אף תפוצתם הרחבה ונפיצותם הרבה והשפעתם הגדולה,  מעט מאד ידוע על הוירוסים הימיים ורק חלק זעיר שלהם נחקר, הסיבה היא כי רק לפני 20 שנה הבינו את חשיבות הוירוסים הימיים והשפעתם הגדולה על המערכות בים בפרט ובכדור הארץ בכלל.
השפעות הוירוסים הימיים
לוירוסים הימיים השפעות רבות החל מוויסות אוכלוסיית הפרוקריוטים ועד לאקוסיסטמה הגלובלית.  ההשפעה העיקרית עליה מדובר היא על יעילות המשאבה הביולוגית (BP) ע"י תרומ
קיצור מחזור הפחמן ע"י הוירוסים
קיצור מחזור הפחמן ע"י הוירוסים
תם להגדלת מאגר החומר האורגני המומס (
DOC). כאשר וירוסים משתחררים מהתא המארח במסלול הליטי הם משחררים הרבה חומר אורגני מומס למים (התא המפורק), חומר זה שוקע לאט ועל כן כמעט ולא תורם לייצוא של פחמן לקרקעית,  כלומר הוירוסים למעשה מקצרים את מחזור הפחמן באוקיינוס. יעילות המשאבה הביולוגית נמדדת ע"י היחס בין כמות הפחמן המיוצא לקרקעית לכמות הנוטריינטים שמגבילים את היצרנות הראשונית.  וירוסים יכו
שינוי יחסי רדפילד ע"י הוירוסים
שינוי יחסי רדפילד ע"י הוירוסים
לים להביא להגדלת או הקטנת יעילות
BP, כאשר ברור כי הגדלת יעילות BP מביא לספיחה מוגברת של CO2 מהאטמוספירה ובכך לקירור כדור הארץ.  הקטנת היעילות יכולה להיות ע"י כך שהוירוסים משחררים חומר אורגני ששוקע לאט מאד ובכך מגדילים את מאגר הפחמן המומס באיזור הפוטי וספיחת CO2 מהאטמוספירה קטנה בהתאם.  נזכיר גם כי וירוסים אחראים ל7% מתמותת פיטופלנקטון - הקטנה ברורה של היצרנות הראשונית.   לחילופין, הגדלת יעילות BP יכולה להיגרם מכיוון שהצורה שבה הוירוסים ממיסים את התא המארח מביאה לשקיעה מהירה של חלקי תא בהם יש יותר פחמן (כגון חלקים מבניים בתא), לעומת שקיעה איטית יותר של חלקים בהם אחוז החנקן והזרחן גדולים יותר,  מה שמביא ליצרנות ראשונית מוגברת (חנקן וזרחן זמינים) וספיחה מוגברת של CO2 מהאטמוספירה.  השחרור המוגבר של DOC לעמודת המים ע"י וירוסים מביא גם ללחצי סלקציה שייטיבו עם אורגניזמים בעלי יכולת לנצל חומר אורגני מומס,  שכן חלק נכבד מהאורגניזמים אינם יודעים לנצל חומר אורגני מומס.  מקובל לחשוב כי כרבע מהיצרנות הראשונית עוברת דרך המסלול הויראלי (The Viral Shunt),  כימות נכון של התהליכים יביא להבנה טובה יותר של השפעת הוירוסים על האקוסיסטמה הגלובלית.
השפעה נוספת אפשרית של הוירוסים היא שינוי יחסי רדפילד בים.  כמצוין לעיל, וירוסים ממיסים את התא המארח ומביאים לשקיעה מהירה יותר של החלקים המבניים בהם יחס הנוטריינטים שונה מהאורגניזם הכולל ובכך מביאים לשינוי יחסי הנוטריינטים בים.
וירוסים מביאים להגדלת השונות באוקיינוס בכך שהם מהווים לחץ סלקציה מרכזי.  הם גם יכולים להביא לשונות ישירות ע"י חדירה אל DNA התא המארח ויצירת מוטציות.  נמצאו וירוסים ימיים בעלי יכולות יוצאות דופן לתיקון נזקי DNA הנגרמים ע"י UV, וירוסים אלו נחקרים לשימוש כתרופה לסרטן.

נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il

כלים אישיים