과학자들이 기후 변화의 비밀 동인을 발견했습니다

이 연구는 일단 감염되면 미생물이 새로운 메탄 생성 유전자를 포함하고 있음을 보여줍니다.

최근 연구에 따르면 미생물을 감염시키는 바이러스는 강력한 온실가스인 메탄을 환경에 순환시키는 데 핵심적인 역할을 하여 기후 변화에 기여하는 것으로 나타났습니다.

약 1000개에 달하는 메타지노믹스 그룹을 분석하여 DNA 연구진은 서로 다른 호수부터 소의 위 내부까지 15개 서식지의 데이터를 통해 미생물 바이러스가 보조 대사 유전자(AMG)라고 불리는 메탄 과정을 제어하는 ​​특수 유전 요소를 운반한다는 사실을 발견했습니다. 유기체가 사는 곳에 따라 이러한 유전자의 수가 달라질 수 있으며, 이는 바이러스가 환경에 미치는 잠재적 영향도 서식지에 따라 다르다는 것을 의미합니다.

이번 발견은 메탄이 다양한 생태계 내에서 어떻게 상호 작용하고 이동하는지 더 잘 이해하는 데 중요한 역할을 한다고 이번 연구의 주저자이자 오하이오 주립대학교 버드 극기후 연구 센터의 연구원인 Zhiping Zhong이 말했습니다.

다양한 환경에서 미생물이 어떻게 진화하는지 연구하는 미생물학자이기도 한 Zhong은 “미생물이 어떻게 메탄 과정을 촉진하는지 이해하는 것이 중요합니다.”라고 말했습니다. “메탄 대사에 대한 미생물의 기여는 수십 년 동안 연구되어 왔지만 바이러스 분야의 연구는 여전히 대부분 연구가 부족하여 더 많은 것을 배우고 싶습니다.”

해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 네이처커뮤니케이션즈.

온실가스 배출에서 바이러스의 역할

바이러스는 지구상의 모든 생태학적, 생지화학적, 진화적 과정을 강화하는 데 도움을 주었지만 과학자들은 비교적 최근에 기후 변화와의 연관성을 탐구하기 시작했습니다. 예를 들어, 메탄은 이산화탄소 다음으로 온실가스 배출의 두 번째로 큰 원인이지만 고세균이라는 단세포 유기체에 의해 주로 생산됩니다.

이번 연구의 공동 저자이자 오하이오 주립 미생물군집 과학 센터의 미생물학 교수인 매튜 설리번(Matthew Sullivan)은 “바이러스는 지구상에서 가장 풍부한 생물학적 존재입니다.”라고 말했습니다. “여기서 우리는 긴 유전자 목록에 메탄 순환 유전자를 추가하여 그 효과에 대해 우리가 알고 있는 정보를 확장합니다. 바이러스– 암호화된 대사 유전자. 우리 팀은 감염 중에 '미생물 대사' 바이러스가 실제로 얼마나 많은 조작을 하는지 알아보려고 했습니다.

지구 온난화를 가속화하는 데 미생물이 수행하는 중요한 역할은 현재 잘 알려져 있지만, 이러한 미생물을 감염시키는 바이러스에 의해 암호화된 메탄 대사 관련 유전자가 메탄 생산에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없다고 Zhong은 말했습니다. 이 수수께끼를 풀기 위해 Zhong과 그의 동료들은 독특한 미생물 저장소에서 미생물 및 바이러스 DNA 샘플을 수집하고 분석하는 데 거의 10년을 소비하게 되었습니다.

팀이 연구를 위해 선택한 가장 중요한 장소 중 하나는 크로아티아 자연 보호 구역의 일부인 브라나 호수입니다. 메탄이 풍부한 호수 퇴적물 내에서 연구자들은 메탄 생산과 산화에 영향을 미치는 풍부한 미생물 유전자를 발견했습니다. 또한 그들은 다양한 바이러스 커뮤니티를 탐색하고 숙주의 신진대사를 조절하는 데 도움이 되는 13가지 유형의 AMG를 발견했습니다. 그러나 이들 바이러스가 메탄 대사 유전자 자체를 직접적으로 암호화한다는 증거는 없으며, 이는 메탄 순환에 대한 바이러스의 잠재적 영향이 서식지에 따라 다르다는 것을 시사한다고 Zhong은 말했습니다.

가축과 환경에 미치는 영향

전반적으로, 이 연구는 더 많은 수의 메탄 대사 AMG가 소의 위 내부와 같은 숙주 관련 환경에서 발견될 가능성이 더 높은 반면, 호수 퇴적물과 같은 환경 서식지에서는 이러한 유전자가 더 적다는 것을 밝혀냈습니다. 소와 기타 가축도 전 세계 메탄 배출량의 약 40%를 생성하기 때문에, 그들의 연구는 바이러스, 유기체 및 환경 전체 사이의 복잡한 관계가 이전에 과학자들이 생각했던 것보다 더 복잡하게 연결될 수 있음을 시사합니다.

Zhong은 “이러한 결과는 바이러스로 인한 전 세계적 영향이 과소평가되었으며 더 많은 관심을 받을 가치가 있음을 나타냅니다.”라고 말했습니다.

인간 활동이 이러한 바이러스의 진화에 영향을 미쳤는지 여부는 불분명하지만, 팀은 이 연구를 통해 얻은 새로운 통찰력이 지구상의 모든 생명체에 퍼져 있는 감염원의 힘에 대한 인식을 높일 것으로 기대합니다. 그러나 이러한 바이러스의 내부 메커니즘에 대해 계속 더 자세히 알아보려면 특히 과학자들이 미생물로 인한 메탄 배출을 완화하는 방법을 찾기 위해 노력하고 있기 때문에 지구상의 메탄 순환에 대한 바이러스의 기여를 더 많이 이해하기 위해 더 많은 실험이 필요할 것이라고 Zhong은 말했습니다.

“이 연구는 기후 변화의 바이러스 영향을 이해하는 시작 단계입니다.”라고 그는 말했습니다. “우리는 아직 배울 것이 많습니다.”

참고: Zhi-Ping Zhong, Jingjie Du, Stephan Köstlbacher, Petra Pjevac, Sandi Orlić 및 Matthew B. Sullivan의 “미생물 메탄 대사를 조절하는 바이러스 잠재력은 서식지에 따라 다릅니다.”, 2024년 2월 29일, 네이처커뮤니케이션즈.
도이: 10.1038/s41467-024-46109-x

이 연구는 국립과학재단, 크로아티아 과학재단, 고든 앤 베티 무어 재단, 하이싱-시몬스 재단, 유럽연합, 미국 에너지부의 지원을 받았습니다. 공동 저자로는 오하이오 주립대의 Jinji Du, 비엔나 대학교의 Stefan Kostelbaker, Petra Bejevac, Ruder Boškovitch Institute의 Sandy Orlich가 있습니다.