Terwijl we de aanhoudende pandemie blijven beheersen, de rol die virussen spelen is nog nooit zo relevant geweest. Ze zijn aanwezig en vallen vrijwel elk levend organisme aan, van de grootste walvis tot de kleinste bacterie, waaronder een soort blauwgroene algen die bekend staat als cyanobacteriën.

Door de genomen te bestuderen van Nostoc-cyanobacteriën die in de extreme poolgebieden leven, wetenschappers hopen niet alleen te begrijpen hoe ze erin slagen te overleven, maar ook de rol die virussen spelen in de ecologie van deze omgevingen. Om deze vragen te beantwoorden, heeft het onderzoeksteam, waaronder, Dr. Anne D. Jungblut, een microbiële onderzoeker bij het Natural History Museum, samen met haar collega's aan de Université Laval, Quebec Stad, Canada, wendde zich tot historische cyanobacteriënmonsters in het Londense Natural History Museum die werden verzameld tijdens de British Arctic Expedition, die plaatsvond tussen 1875 en 1876.

Het team tuurde in het DNA van Arctische cyanobacteriën op zoek naar bewijs van virussen die in hun genomen zijn achtergebleven. Ze zochten ook naar verbindingen die bekend staan ​​als secundaire metabolieten die de micro-organismen helpen de extreme omstandigheden te overleven en die van groot belang zijn bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen.

Dr. Jungblut zegt, "Dit is de eerste keer dat iemand in detail heeft gekeken naar deze virale interactie in cyanobacteriën. Het benadrukt hoe virussen een integraal onderdeel zijn van de microbiële ecologie en de ecologie van polaire ecosystemen."

"Een van onze analyses vond ook een groot aantal secundaire metabolieten. Deze zijn interessant omdat ze vaak bioactief zijn, en sommige mensen screenen op hen voor gebruik bij het ontwikkelen van nieuwe medicijnen."

Ondanks dat het meer dan 100 jaar geleden is verzameld, het team was in staat om DNA uit de cyanobacteriënmonsters te extraheren en het vervolgens te vergelijken met moderne monsters om te zien of er in de loop van de tijd opmerkelijke veranderingen in de organismen waren opgetreden.

De bestudeerde monsters zijn opgepikt door de British Arctic Expedition, die in 1875 vanuit Portsmouth vertrok in een poging de Noordpool te bereiken. Onder leiding van kapitein George Strong Nares, de expeditie reisde langs de oostkust van de Canadese Arctische eilanden, waar hij vast kwam te zitten in het ijs.

"Het was een van die mislukte expedities waarbij ze scheurbuik kregen en vast kwamen te zitten ten noorden van Ellesmere Island, "zegt Anne. "Ze zaten vast voor de winter, maar deden veel wetenschappelijke observaties en verzamelden biologische monsters en kwamen helemaal terug."

Door te kijken naar wat in feite het immuunsysteem van de cyanobacteriën is, ze konden zien dat de virussen die in 1876 de micro-organismen aanvielen totaal anders waren dan de virussen die zich richten op de moderne.

"Dit is de eerste keer dat iemand in detail naar deze virale interactie heeft gekeken, ", legt Dr. Jungblut uit. "We hadden oorspronkelijk gehoopt dezelfde virussen te vinden als de virussen die moderne cyanobacteriën infecteren, maar dat deden we niet.

“Dat is ook niet zo verwonderlijk, omdat virussen een hoge omzet hebben en ze veel veranderen zoals we zien met de opkomst van nieuwe COVID-19 varianten."

Ze konden ook aantonen dat polaire en gematigde cyanobacteriën genen hebben die hen helpen om te reageren op extreme omstandigheden. Hoewel er geen duidelijke genetische eigenschappen waren die specifiek waren voor polaire Nostoc-cyanobacteriën, ze hadden wel hogere concentraties van sommige secundaire metabolieten. Deze kunnen in de toekomst interessant zijn voor onderzoekers die nieuwe medicijnen ontwikkelen.

Het werk helpt om de sleutelrol te benadrukken die virussen spelen in de polaire ecosystemen, evenals de waarde van monsters die honderden jaren geleden zijn verzameld in natuurhistorische museumcollecties, en die nu nog gedetailleerder kunnen worden bestudeerd met behulp van genomische tools.

De studie, "Genomische diversiteit en CRISPR‐Cas-systemen in de cyanobacterie Nostoc in het hoge Noordpoolgebied, " is gepubliceerd in de Milieumicrobiologie .