La calotta glaciale della Groenlandia è un ambiente estremo e affascinante, che ospita una varietà di forme di vita adattate a condizioni di freddo intenso e scarsità di nutrienti.
Tra queste forme di vita, le alghe della neve e del ghiaccio glaciale svolgono un ruolo cruciale nel ciclo di vita dell’ecosistema, tuttavia i controlli biologici su queste alghe, in particolare il ruolo dei virus, rimangono poco compresi. In questo contesto, uno studio recente ha investigato per la prima volta la presenza e la diversità dei virus giganti negli habitat di ghiaccio e neve della Groenlandia, rivelando nuove informazioni sulle interazioni tra virus e alghe.
Le alghe della neve e del ghiaccio glaciale prosperano sulla superficie dei ghiacciai e delle calotte glaciali durante la stagione di scioglimento estivo, queste producono fioriture visibili su immagini satellitari, che possono coprire vaste aree del paesaggio. Le macchie di neve rossa sulla calotta glaciale della Groenlandia sono dominate da specie di Chloromonas e Chlamydomonas, mentre le fioriture algali del ghiaccio glaciale sono dominate da specie di Ancylonema.
Queste fioriture algali non solo influenzano l’albedo della superficie del ghiaccio, contribuendo allo scioglimento accelerato, ma forniscono anche un habitat per una varietà di microbi, inclusi i virus.
I virus giganti
I virus giganti, classificati sotto il supergruppo dei virus a DNA nucleocitoplasmatici di grandi dimensioni (NCLDV), sono noti per infettare cellule eucariotiche in ambienti marini e d’acqua dolce. Questi virus svolgono un ruolo di controllo biologico sulle popolazioni algali in questi ecosistemi, ciononostante le informazioni sulla diversità e la funzione ecologica degli NCLDV negli habitat ghiacciati terrestri sono molto limitate.
Lo studio in questione ha cercato di colmare questa lacuna investigando la presenza di geni marker dei virus giganti in campioni di neve e ghiaccio della Groenlandia.
I ricercatori hanno raccolto campioni da vari habitat di neve e ghiaccio, tra cui cryoconite, ghiaccio scuro, carote di ghiaccio, neve rossa e verde, e assemblaggi genomici di cinque alghe della neve coltivate, dopodiché li hanno analizzati scoprendo che i geni marker dei virus giganti erano presenti in quasi tutti i campioni, con le abbondanze più elevate recuperate dalla neve rossa e dagli assemblaggi genomici delle alghe della neve, seguiti dalla neve verde e dal ghiaccio scuro.
La varietà di alghe e protisti attivi in questi habitat contenenti geni marker degli NCLDV suggerisce che l’infezione può avvenire su una gamma di ospiti eucariotici.
I dati metagenomici dalla neve rossa e verde contenevano prove di genomi assemblati di virus giganti appartenenti agli ordini Imitervirales, Asfuvirales e Algavirales, evidenziando le firme della famiglia NCLDV in campioni di neve e ghiaccio della calotta glaciale della Groenlandia. I genomi assemblati di virus giganti (GVMAG) sono stati trovati nei campioni di neve rossa, e i geni marker degli NCLDV sono stati identificati per la prima volta negli assemblaggi genomici delle colture algali della neve, implicando una relazione tra gli NCLDV e le alghe della neve.
Implicazioni ecologiche e climatiche
La scoperta di virus giganti nella calotta glaciale della Groenlandia ha implicazioni significative per la comprensione delle dinamiche ecologiche e climatiche di questi ambienti estremi.
Le alghe della neve e del ghiaccio glaciale, come accennato, influenzano l’albedo della superficie del ghiaccio, e l’albedo è una misura della riflettività della superficie: superfici con albedo elevato riflettono la maggior parte della luce solare, mentre superfici con albedo basso assorbono più calore.
Le fioriture algali riducono l’albedo, aumentando l’assorbimento di calore e accelerando lo scioglimento del ghiaccio, ecco allora che i virus giganti, infettando e controllando le popolazioni algali, potrebbero quindi avere un ruolo indiretto ma cruciale nel modulare l’albedo e, di conseguenza, il bilancio energetico della calotta glaciale.
Le interazioni tra virus giganti e alghe della neve sono complesse e multifattoriali. I virus giganti possono infettare le alghe, causando la lisi delle cellule algali e rilasciando materiale organico e nutrienti nell’ambiente, un processo che può influenzare la composizione e la struttura della comunità microbica, favorendo la crescita di altri microbi che possono utilizzare i nutrienti rilasciati.
Oltre a quanto precedentemente detto, la lisi delle alghe può ridurre la biomassa algale, influenzando l’albedo e il tasso di scioglimento del ghiaccio, tuttavia i dettagli specifici di queste interazioni e i loro effetti ecologici a lungo termine rimangono ancora da esplorare.
La scoperta di virus giganti nella calotta glaciale della Groenlandia apre nuove prospettive per la ricerca sugli ecosistemi glaciali, gli studi futuri potrebbero concentrarsi sull’isolamento e la caratterizzazione di questi virus, nonché sulla comprensione dei meccanismi molecolari delle loro interazioni con le alghe.
Per di più la modellizzazione delle dinamiche virus-alghe potrebbe fornire nuove intuizioni sui processi ecologici e climatici che influenzano la calotta glaciale; queste ricerche potrebbero anche avere implicazioni per la biotecnologia, poiché i virus giganti e le loro interazioni con le alghe potrebbero offrire nuove opportunità per lo sviluppo di applicazioni biotecnologiche innovative.
In sintesi, lo studio ha rivelato la presenza di una comunità diversificata di virus giganti nella calotta glaciale della Groenlandia, evidenziando il loro potenziale ruolo ecologico come controlli biologici delle popolazioni algali. I geni virali metatrascrittomici si sono allineati anche con le sequenze metagenomiche, suggerendo che gli NCLDV sono una componente attiva della comunità microbica e sono potenziali controlli “top-down” dei membri algali e protisti eucariotici.
Questi risultati forniscono nuove intuizioni sulle interazioni ecologiche tra virus e alghe in ambienti estremi e aprono nuove strade per la ricerca futura, del resto comprendere queste interazioni è fondamentale per prevedere e mitigare gli effetti del cambiamento climatico sugli ecosistemi glaciali e per sviluppare nuove applicazioni biotecnologiche basate su questi affascinanti virus giganti.
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