کشف دنیای پنهان ویروس ها در اعماق اقیانوس آرام و معدن کاوی

تصور کنید در بستر اقیانوس، بیابانی فلزی گسترده شده که با سنگ‌هایی به اندازه سیب‌زمینی و ارتش‌های نامرئی ویروس‌ها پوشیده است. اینجا منطقه شکستگی کلاریون-کلیپرتون، میان مکزیک و هاوایی است؛ جایی که پژوهشگران به‌تازگی پرده از جهان شگفت‌انگیز میکروبی در اعماق دریا برداشته‌اند.

دانشمندان دانشگاه چونگ‌چینگ نمونه‌های رسوبی این منطقه را بررسی کردند و ۱۱٬۷۴۲ ژنوم ویروسی متمایز را شناسایی کردند. بیش از ۱۱٬۶۶۲ مورد از آن‌ها، یعنی بیش از ۹۹ درصد، ظاهرا کاملا برای علم ناشناخته‌اند. این ویروس‌ها در میان گرهک‌های چندفلزی زندگی می‌کنند؛ رسوب‌های گرد و غنی از کبالت، نیکل و منگنز که صنایع برای زنجیره تامین خودروهای برقی به آن‌ها چشم دوخته‌اند. این تضاد چشمگیر است. چشم‌اندازی که از نگاه انسان متروک به نظر می‌رسد، در واقع میزبان شبکه‌هایی متراکم و پیچیده از حیات میکروسکوپی است.

اما این ویروس‌های تازه فهرست‌شده دقیقا چه می‌کنند؟ آن‌ها عمدتا پروکاریوت‌ها، یعنی باکتری‌ها و آرکی‌ها را آلوده می‌کنند؛ موجوداتی که موتورهای زیست‌ژئوشیمیایی اعماق دریا را به حرکت درمی‌آورند. ژن‌های ویروسی از طریق عفونت می‌توانند سوخت‌وساز میزبان را تغییر دهند، چرخه‌های مواد مغذی را تنظیم کنند و حتی ویژگی‌هایی را منتقل کنند که به میکروب‌ها برای تحمل مواجهه با فلزات سمی کمک می‌کند. به بیان ساده، این ویروس‌ها در اکوسیستمی کم‌غذا و سنگین از فلزات، نقش بازیافت‌کننده، تنظیم‌کننده و واسطه تبادل ژنتیکی را بر عهده دارند.

برخی ویروس‌ها حامل ژن‌هایی هستند که به آن‌ها ژن‌های کمکی متابولیکی گفته می‌شود. این قطعه‌های دی‌ان‌ای فقط به تکثیر ویروس مربوط نیستند؛ آن‌ها در زمان عفونت، شیمی بدن میزبان را تغییر می‌دهند تا بر دگرگونی‌های کربن، نیتروژن، فسفر، گوگرد و فلزات اثر بگذارند. به نظر می‌رسد تبادلات ویروسی دیگر نیز باکتری‌ها را به سازوکارهایی مجهز می‌کند که برای بقا در برابر سمیت فلزات لازم است. نتیجه، شبکه‌ای از تعاملات است که جوامع میکروبی محلی را پایدار نگه می‌دارد و بازیافت مواد مغذی ضروری را، هرچند بسیار آهسته، در تاریکی ژرف‌دریا ادامه می‌دهد.

بیشتر توالی‌های ویروسی در رده کائودوویریستس قرار می‌گیرند؛ گروهی از باکتریوفاژها که به جای جانوران، باکتری‌ها را هدف می‌گیرند. این نکته اطمینان‌بخش مهمی است: بر اساس دانسته‌های کنونی، این ویروس‌های اعماق دریا تهدید مستقیم چندانی برای سلامت انسان ندارند. اهمیت آن‌ها در عملکرد اکوسیستم است، نه در سرایت میان شکل‌های پیچیده‌تر حیات.

با این حال، ردپای انسان به‌روشنی بر این زیست‌بوم سایه انداخته است. گرهک‌های چندفلزی هدف شرکت‌هایی هستند که به دنبال مواد معدنی مورد نیاز باتری‌ها و تجهیزات الکترونیکی‌اند. عملیات احتمالی معدن‌کاوی در آینده می‌تواند رسوبات را بدون تفکیک جابه‌جا یا خرد کند، توده‌های عظیم رسوبی بسازد و میزبان‌های میکروبی‌ای را که این ویروس‌ها به آن‌ها وابسته‌اند از بین ببرد. وقتی جمعیت میزبان‌ها فروبپاشد، شبکه‌های ویروسی که مواد مغذی را هدایت می‌کنند و ژن‌های سازگاری را انتقال می‌دهند، ممکن است ناپدید شوند یا به شکل‌هایی غیرقابل پیش‌بینی بازآرایی شوند.

این وضعیت را می‌توان به کندن لوله‌کشی یک تصفیه‌خانه دورافتاده تشبیه کرد. لوله‌ها دیده نمی‌شوند، اما جریان‌هایی که حفظ می‌کنند، مانند آزادسازی مواد مغذی، سم‌زدایی فلزات و تبادل ژنتیکی، کل سامانه را فعال نگه می‌دارد. اگر این لوله‌کشی به هم بخورد، پیامدهای آن به سطوح بالاتر می‌رسد و شیمی محیط، ترکیب جامعه میکروبی و تاب‌آوری بلندمدت اکوسیستم کف دریا را تغییر می‌دهد.

نویسندگان این پژوهش بر نیاز فوری به نقشه‌های پایه و دقیق از شبکه‌های ویروسی و میکروبی پیش از آغاز هرگونه استخراج تجاری تاکید می‌کنند. چرا باید به سوی آشفتگی صنعتی در مقیاس بزرگ شتاب کرد، وقتی هنوز به‌سختی می‌دانیم چه موجوداتی آنجا زندگی می‌کنند یا اجزای این سامانه چگونه به هم پیوند خورده‌اند؟ نقشه‌برداری علمی نه‌تنها به حفاظت و قانون‌گذاری کمک می‌کند، بلکه زیست‌شناسی بنیادینی را آشکار می‌سازد که در غیر این صورت ممکن است زیر توده‌های رسوبی و زخم‌های معدن‌کاوی برای همیشه پنهان شود.

کشف نزدیک به ۱۲ هزار ویروس، که بیشترشان پیش‌تر هرگز دیده نشده‌اند، نشان می‌دهد چه بخش بزرگی از تنوع زیستی زمین هنوز در مکان‌هایی پنهان مانده که به‌ندرت به آن‌ها سر می‌زنیم. این کشف همچنین یک دوراهی عملی پیش روی ما می‌گذارد: استخراج فلزات حیاتی برای ساخت بخش حمل‌ونقل پاک‌تر، یا حفاظت از اکوسیستمی شکننده و باستانی که ساکنان میکروسکوپی آن خدماتی انجام می‌دهند که تازه در آغاز فهم آن‌ها هستیم. اعماق اقیانوس بی‌صدا پاسخ می‌دهد؛ آیا ما آن‌قدر صبور هستیم که گوش کنیم؟