北極圏で発見された「巨大ウイルス」に関する朗報

「巨大ウイルス」は、恐ろしいSFの創作物のように聞こえる。しかし、世界最大のウイルスの中には、人間に侵入すると確かに問題を引き起こすものもあるが、藻類やその他の微生物に感染するだけで満足するウイルスもある。そうすることで、私たちの環境にとって驚くほど有益であることが証明される。

先週、マイクロバイオーム誌に掲載された論文では、核細胞質巨大 DNA ウイルス (NCLDV) として知られるスーパークラスの複数のウイルスの特徴的な遺伝子シグネチャーが北極で発見されたことが発表されました。著者らは、これらのウイルスが氷や雪の上に生息する藻類に感染しているのではないかと推測しています。もしそうであれば、これらのウイルスは、極地の氷冠が溶ける速度を低下させる取り組みにとって、予想外の恩恵となるかもしれません。

「巨大ウイルス」という用語は、核細胞ウイルス門のウイルスを指します。この門の特徴は、ご想像のとおり、そのメンバーの多くが巨大であることです。ほとんどのウイルスのサイズは20〜200ナノメートルですが、巨大ウイルスは最大で1000倍の大きさになります。そのため、ほとんどの細菌と同等、場合によっては細菌よりも大きくなります。また、巨大ウイルスのゲノムは巨大で、DNAの塩基対は最大250万対（一般的なウイルスは7,000〜20,000）で、多くの珍しい能力を備えています。

核サイトウイルス門は大きな科で、アフリカ豚コレラやさまざまな種類の水痘感染症の原因となるウイルスが含まれています。しかし、新しい論文の共同筆頭著者であるローラ・ペリーニ氏は、ポピュラーサイエンス誌に対して、「環境シグネチャーが割り当てられたウイルスは、それぞれアロミミウイルス科、ピトウイルス科、アルガウイルス目、アスファルウイルス科に属し、他の微生物（微細藻類または原生生物）に感染します」と説明しています。（彼女はまた、「氷/雪のサンプルで特定したウイルスはどれも人間に関連するものではありません！」と読者に安心させています。）

これまでのところ、北極圏にこれらのウイルスが存在する証拠は、直接観察されたものではなく、雪氷藻類が繁茂している北極圏のいくつかの環境から採取された DNA サンプルから得られている。しかし、ペリーニ氏は、採取されたサンプルにウイルス mRNA が存在することを理由に、ウイルスが現在も生きており活動していると確信している。mRNA は DNA よりもはるかに早く分解されるため、この発見は、ウイルス DNA が氷の中に凍りついた大昔に死んだ微生物ではなく、現代の起源に由来することを示唆している。同氏は、同氏のチームが「GVMAG (巨大ウイルス メタゲノム アセンブリ ゲノム) を収集し、これらのウイルスの存在と分類学上の識別を改めて確認することができた」と説明する。

これらのウイルスが北極の藻類に感染している場合、極地の氷床の縮小にあまり知られていない原因の1つである「雪藻」と総称される数種の藻類の減少を抑制できる可能性があります。これらの藻類は、雪や氷が溶け始める夏に繁殖しますが、残念ながら、雪や氷が溶ける速度にも影響を及ぼします。雪や氷は表面に当たる太陽光のほとんどを反射しますが、藻類はその表面を暗くして、吸収する光の量を増やします。これにより雪や氷が熱せられ、溶ける速度が速まります。その結果、一種のフィードバックループが生まれ、2021年にPlant Scienceに掲載された論文によると、夏の南極の藻類の大量発生は現在、宇宙から見えるほどになっています。

しかし、氷冠が溶ける速度に寄与していることは確かに問題ではあるものの、雪氷藻の大量発生は、それ自体が本質的に悪い現象というわけではありません。2021年のPlant Scienceが指摘しているように、「南極には陸上植物を支える露出した土地が比較的少なく、表面積の98.7％が永久に雪や氷に覆われています… [そして]南極の赤、緑、オレンジ色の雪氷藻の大量発生は、栄養素と炭素の生物地球化学的循環に積極的な役割を果たす多様な生態系であることが明らかになっています。」

ペリーニ氏と彼女のチームの論文では、北極の藻類についても同様の表現で次のように述べている。「藻類を取り巻く生態系全体があります。細菌、糸状菌、酵母のほかに、藻類を食べる原生生物、藻類に寄生するさまざまな菌類、藻類に感染する巨大ウイルスなどがいます。」生態系の複雑さを完全に理解することが、このような戦略を実行する鍵であり、ある生命体を別の生命体に対抗するために導入することにはリスクが伴う。

しかし、少なくとも、ペリーニ氏と彼女のチームが採取したサンプルにNCLDVのDNAとmRNAが明らかに存在することは、これらの巨大ウイルスが北極の冬の厳しい寒さの中で生き残ることができることを示唆しており、地球の氷床が溶ける速度を低下させる可能性のある方法の1つを示しています。