Mikroskopisk våpenkappløp raser på havbunnen

Nede på havets bunn er virus og bakterier i et konstant våpenkappløp for overlevelse. Det har stor betydning for omsetningen av karbon i havet, og kampen påvirker derfor også hvor mye CO2 som slipper ut i atmosfæren.

Publisert
 (Foto: Colourbox.com)
(Foto: Colourbox.com)

Fakta:

Hvert virus i havet inneholder 0,2 femtogram karbon.

Tar man den samlede biomassen for virus i betraktning, svarer det i alt til 200 megatonn karbon i havet. Det er det samme som det ville være i 75 millioner blåhvaler.

Bakterier inneholder både karbon, fosfor og nitrogen. De siste to bidrar til algeveksten, som er med på å binde CO2 i havet.

Forestill deg et stort slag som aldri slutter fordi det hele tiden kommer til nye, muterte soldater. Forestill deg så at den ene parten hele tiden forsøker å bruke motstanderen til å formere seg med.

Det er dette som skjer mellom virus og bakterier på bunnen av havet.

Havet vrimler av virus og bakterier, og de er i kontinuerlig strid mot hverandre. Kampen spiller en stor rolle for havets globale kretsløp av karbon og næringssalter, som blant annet påvirker hvor mye CO2 som slippes ut i atmosfæren, og danske forskere gir oss nå et innblikk i hvordan det hele foregår.

– Virus trenger bakterier til å formere seg, så de infiserer bestemte reseptorer på bakterienes overflate. Bakteriene svarer med muterte reseptorer som viruset ikke kan bruke, men også viruset muterer og tilpasser seg hele tiden, forklarer Mathias Middelboe, som er marin mikrobiolog ved Københavns Universitet.

Sammen med mikrobiolog Ronnie Glud fra Syddansk Universitet har han vist hvordan livet i havet kan endre seg på få timer og på så lite plass som noen få millimeter.

Bakterier og virus: Den kalde krigen på speed

Kampen mellom virus og bakterier betyr at bakterienes evolusjon går ekstremt raskt.

– Man har tidligere ment at bakteriene primært utviklet seg for å tilpasse seg den maten som var tilgjengelig, men det har vist seg at virus har en enorm betydning for bakterienes raske evolusjon fordi det hele tiden selekteres for bakterier som er resistente overfor virus, sier Mathias Middelboe.

Men selv om virus kan utrydde store mengder av en bestemt bakterieart, dør aldri arten aldri helt ut, og bakteriene kan derfor holde virusene i sjakk.

Virus trenger nemlig bakteriene for å overleve, og blir et virus for vellykket, så er det simpelthen ikke verter nok til å infisere, og så forsvinner de av seg selv.

– I havet er det alltid steder der de få overlevende bakteriene kan gjemme seg, så selv om et virus har utryddet de fleste av en bestemt type bakterier, så dør de aldri helt ut, og det skaper et stort biologisk mangfold, sier Middelboe.

Endrer CO2-balansen

Grunnen til at kampen mellom virus og bakterier påvirker CO2-produksjonen i havet ligger hos de døde ofrene som krigen krever.

Bakterier og virus inneholder nemlig både karbon og næringssalter, og når bakteriene dør som følge av virusangrep, så slippes stoffene ut i vannet og blir spist av nye bakterier.

– De døde bakteriene blir mat for andre bakterier. Da slippes en del av karbonet ut som CO2. På den måten bidrar virus til å øke CO2-produksjonen i havet, sier Middelboe.

Men virus bidrar ikke bare til høyere CO2-produksjon – de har også den motsatte effekten. Døde bakterier inneholder nemlig også næringssalter som sørger for algevekst, og nettopp algene tar opp og binder CO2 i havet.

– Det er ganske nytt at man har oppdaget disse mekanismene, og man vet derfor ikke helt hvordan balansen er enda. Det er en av de tingene man må forske mer på, legger Middelboe til.

Millimeter for millimeter

Det er blant annet svært vanskelig å forutsi om virus og bakterier øker eller hindrer utslippet av CO2 fordi deres verden er så foranderlig.

For hver millimeter man flytter seg i havet, endres den mikrobielle sammensetningen seg drastisk. Det ene stedet kan det være en enorm overvekt av virus, mens det er bakterier som dominerer like ved siden av.

– Studien vår viser hvor kompleks interaksjon er innenfor små områder på havbunnen, sier Middelboe.

Og det er ikke bare på svært liten plass at bakterier og virus endrer seg – det er også over ekstremt kort tid. Hvis det ikke er verter nok til et bestemt virus, så kan opp til 20 prosent av bestanden forsvinne på bare en time.

Da tilstandene endrer seg så drastisk og innenfor svært kort tid, er kampen mellom virus og bakterier årsak til en stor diversitet blant bakteriene i havet, og det er mekanismene bak denne diversiteten, som Mathias Middelboe og Ronnie Glud nå vil forske videre på.

Vitenskapelige kilder

«Heterogeneous distribution of prokaryotes and viruses at the microscale in a tidal sediment», Aquatic Microbial Ecology, doi: 10.3354

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.