Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont découvert que les virus qui infectent les microbes contribuent au changement climatique en jouant un rôle clé dans le cycle du méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l'environnement.
En analysant près de 1 000 ensembles de données métagénomiques d'ADN provenant de 15 habitats différents, allant de divers lacs à l'intérieur de l'estomac d'une vache, les chercheurs ont découvert que les virus microbiens portent des éléments génétiques spéciaux pour contrôler les processus de méthane, appelés gènes métaboliques auxiliaires (AMG). Selon l'endroit où vivent les organismes, le nombre de ces gènes peut varier, ce qui suggère que l'impact potentiel des virus sur l'environnement varie également en fonction de leur habitat.
Cette découverte ajoute un élément essentiel à une meilleure compréhension de la façon dont le méthane interagit et se déplace au sein de différents écosystèmes, a déclaré ZhiPing Zhong, auteur principal de l'étude et associé de recherche au Byrd Polar and Local weather Analysis Center de l'Ohio State College.
« Il est critical de comprendre comment les micro-organismes déterminent les processus de méthane », a déclaré Zhong, également microbiologiste dont les recherches examinent comment les microbes évoluent dans divers environnements. « Les contributions microbiennes aux processus métaboliques du méthane sont étudiées depuis des décennies, mais la recherche dans le domaine viral est encore largement sous-étudiée et nous souhaitons en savoir moreover. »
L’étude a été publiée aujourd’hui (29 février 2024) dans Nature Communications.
Les virus ont contribué à favoriser tous les processus écologiques, biogéochimiques et évolutifs de la Terre, mais ce n’est que relativement récemment que les scientifiques ont commencé à explorer leurs liens avec le changement climatique. Par exemple, le méthane est le deuxième facteur d’émissions de gaz à effet de serre après le dioxyde de carbone, mais il est en grande partie produit par des organismes unicellulaires appelés archées.
« Les virus sont l'entité biologique la furthermore abondante sur Terre », a déclaré Matthew Sullivan, co-auteur de l'étude et professeur de microbiologie au Middle of Microbiome Science de l'Ohio State. « Ici, nous avons élargi ce que nous savons de leurs impacts en ajoutant les gènes du cycle du méthane à la longue liste de gènes métaboliques codés par les virus. Notre équipe a cherché à déterminer dans quelle mesure les virus du « métabolisme microbien » sont réellement manipulés pendant l'infection. »
Bien que le rôle vital que jouent les microbes dans l’accélération du réchauffement atmosphérique soit désormais bien reconnu, on sait peu de choses sur la façon dont les gènes liés au métabolisme du méthane codés par les virus qui infectent ces microbes influencent leur manufacturing de méthane, a déclaré Zhong. Résoudre ce mystère est ce qui a conduit Zhong et ses collègues à passer près d’une décennie à collecter et analyser des échantillons d’ADN microbien et viral provenant de réservoirs microbiens uniques.
L'un des endroits les plus importants que l'équipe a choisi d'étudier est le lac Vrana, qui fait partie d'une réserve naturelle protégée en Croatie. À l’intérieur des sédiments lacustres riches en méthane, les chercheurs ont découvert une abondance de gènes microbiens qui affectent la production et l’oxydation du méthane. De moreover, ils ont découvert diverses communautés virales et découvert 13 varieties d’AMG qui aident à réguler le métabolisme de leur hôte. Malgré cela, il n'y a aucune preuve que ces virus codent directement eux-mêmes pour les gènes du métabolisme du méthane, ce qui suggère que l'effect potentiel des virus sur le cycle du méthane varie selon leur habitat, a déclaré Zhong.
Dans l’ensemble, l’étude a révélé qu’un nombre plus élevé d’AMG du métabolisme du méthane sont as well as susceptibles d’être trouvés dans des environnements associés à l’hôte, comme l’intérieur de l’estomac d’une vache, alors que moins de ces gènes ont été trouvés dans les habitats environnementaux, comme dans les sédiments des lacs. Étant donné que les vaches et autres animaux d’élevage sont également responsables de la génération d’environ 40% des émissions mondiales de méthane, leurs travaux suggèrent que la relation complexe entre les virus, les êtres vivants et l’environnement dans son ensemble pourrait être additionally étroitement liée que les scientifiques ne le pensaient autrefois.
« Ces résultats suggèrent que les impacts globaux des virus sont sous-estimés et méritent moreover d'interest », a déclaré Zhong.
Même s’il n’est pas clair si les activités humaines ont pu affecter l’évolution de ces virus, l’équipe espère que de nouvelles informations tirées de ces travaux sensibiliseront le community au pouvoir des brokers infectieux d’habiter toute vie sur Terre. Néanmoins, pour continuer à en apprendre davantage sur les mécanismes internes de ces virus, d'autres expériences seront nécessaires pour mieux comprendre leurs contributions au cycle du méthane sur Terre, a déclaré Zhong, d'autant furthermore que les scientifiques travaillent sur des moyens d'atténuer les émissions de méthane d'origine microbienne.
« Ce travail est une première étape pour comprendre les impacts viraux du changement climatique », a-t-il déclaré. « Nous avons encore beaucoup à apprendre. »
