Studie toont grote variabiliteit in virusconcentraties in de oceanen

Dit beinvloedt de kringlopen van koolstof en voedingsstoffen op wereldschaal.

26 januari 2016

Virussen infecteren meer dan alleen maar mensen en planten. Ook voor micro-organismen in de oceanen, waaronder de soorten die verantwoordelijk zijn voor opname van ongeveer de helft van onze kooldioxide uit de lucht, zijn virussen een grote bedreiging. Een recent gepubliceerd artikel in Nature Microbiology, laat zien dat de verhouding tussen de aantallen virussen en de microbiele gastheren meer dan een factor 100 kan varieren; veel meer dan tot nu toe werd aangenomen. Dit laat een belangrijke onzekerheid zien voor klimaatmodellen en de koolstofcyclus. Vanuit Nederland nam Corina Brussaard, UvA bijzonder hoogleraar Viral Ecoloy en professor bij het NIOZ, deel aan het onderzoek.

De meeste mensen denken het eerst aan griep en mazelen wanneer ze iets over virussen horen, maar in werkelijkheid hebben veruit de meeste virussen micro-organismen als gastheer. Zo bevat 1 liter zeewater wel 1-10 miljard virussen. Om deze viruspopulaties beter te begrijpen, heeft een internationale groep van wetenschappers uit de VS, Canada en Europa een meta-analyse uitgevoerd van de aantallen mariene virussen en microben die zijn bemonsterd de over een periode van 25 jaar.

Virussen en bacterien

Afbeelding van virussen (groot aantal kleine stipjes) en bacterien (klein aantal grote stipjes). c:NIOZ

Grote variabiliteit

Omdat virussen parasieten zijn, werd tot dusver altijd aangenomen dat er een constante verhouding zou zijn tussen de aantallen virussen en de gastheren die zij infecteren. Wetenschappers hielden hiervoor een factor 10 aan (10 maal zoveel virussen als gastheercellen). Uit de huidige meta-analyse blijkt echter dat de verhouding tussen virussen en de micro-organismen die zij infecteren heel sterk varieert voor de verschillende locaties en dieptes: tussen 1:1 en 150:1. Een zeemilieu met 150 maal meer virussen dan microben kan een heel andere snelheid van recycling van de dode gastheercellen hebben dan een omgeving met relatief veel minder virussen. Deze studie haalt de oude regel van een min of meer uniforme rol voor virussen in de oceaan dus krachtig onderuit.

Gevolgen voor het voedselweb

Mariene eencellige (microbiele) algen in de bovenlaag van de oceaan spelen een essentiele rol in het afvangen van kooldioxide uit de atmosfeer. Maar wat er vervolgens met de cellen van deze microben gebeurt hangt van hoe ze sterven. Als ze worden opgegeten door groter dierlijk plankton (`grazers') komt hun biomassa ten goede van de hogere trofische niveaus (bijv. vis) en zinkt het deels naar de diepzee in de uitwerpselen van deze grazers. Echter, wanneer deze algen sterven door virusinfectie, vallen hun cellen in de bovenste laag van de oceanen uiteen (tijdens het vrijkomen van de nieuw gevormde virussen), waar ze weer als voedselbron dienen voor andere bacterien.

Mariene virussen spelen dus een belangrijke rol in de koolstofcyclus en stimuleren omzetting van dode gastheercellen door bacterien in de bovenste laag van de oceaan waarbij door respiratie koolstofdioxide meteen weer vrij komt en de koolstof dus niet naar de diepzee wordt afgevoerd. Dit is van direct belang om te kunnen bepalen of een zeegebied een put of een bron is voor koolstof, wat weer gevolgen heeft voor de mondiale koolstofkringloop. Toekomstig zeegaand onderzoek op dit gebied is nodig om het ontstane gat in essentiele kennis aan te vullen, o.a. door zich te richten op de kwantificering van de onderlinge verhouding tussen virussen en gastheren, maar ook door de koolstofflux metingen ten gevolge van sterfte door virusinfecties uit te voeren. Dit omdat juist virussen de potentie hebben om door hun infectie van micro-organismen de wereldwijde stofstroom van koolstof en voedingsstoffen te kunnen veranderen.

Publicatiegegevens

Charles H. Wigington, et al.(2016),`Re-examination of the relationship between marine virus and microbial cell abundances`, Nature Microbiology, January. doi:10.1038/nmicrobiol.2015.24

NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee

Gepubliceerd door Faculteit Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica