Биосфера без вирусов

Формулировка задачи № 12.
Вирусы не только паразитируют на генетических системах и являются одной из главных причин смертности клеточных организмов, но и участвуют в горизонтальном переносе генов и даже в биогеохимических циклах. Представьте, что все вирусы на Земле одномоментно исчезли. К каким экологическим (краткосрочным) и эволюционным (долгосрочным) последствиям это приведет? Какие основные изменения произойдут в биосфере после исчезновения вирусов и в каком порядке?

План работы:
Установить значение горизонтального переноса генов
Узнать, какое место занимают вирусы в биогеохимических циклах
Установить краткосрочный и долгосрочный последствия при одномоментном исчезновении вирусов
Обобщить данные. Установить, в какие изменения произойдут в биосфере.

Вирус
- внеклеточные агенты, которые могут воспроизводиться только с помощью живых клеток
Особенности вирусов: -Неклеточная форма жизни
-Содержат только один тип нуклеиновой кислоты
-Внутриклеточные паразиты на генетическом уровне
Значение вирусов:
-Возбудители болезней человека, животных и растений
-Участвуют в горизонтальном переносе генов, в биологических циклах

Горизонтальный перенос генов
процесс, в котором организм передаёт генетический материал организму-непотомку.
Факторы:
1) некий посредник для "транспортировки" генетической информации между организмами и клетками (в нашем случае вирус);
2) молекулярный механизм для встраивания чужеродных генов в геном хозяина.
Каналы генетической коммуникации:
· Коньюгация
· Трансформация (бактерия просто заглатывает ДНК из внешней среды)
· Трансдукция (перенос фрагментов ДНК вместе с вирусами)
· Перенос генов в симбиотических и паразитарных системах, где есть физический контакт клеток с разными геномами.
· «Случайное» включение чужих генов в ходе репарации разрывов ДНК

Вирусы в биогеохимических циклах
Вирусное заражение сказывается на фотосинтетических способностях цианобактерий — фиксация углекислого газа замедляется после атаки бактериофагов.
НО некоторые ученые указывают, что после уничтожения бактерий вирусами останки микроорганизмов погружаются на глубину, где процессы, приводящие к выделению углекислого газа, сильно замедленны. Там они выделяют железо, фосфор и некоторые другие элементы, необходимые для питания фитопланктона. Фитопланктон разрастается и поглощает еще больше углекислого газа.
Согласно новой схеме глобального круговорота органического вещества и биогенных элементов водных экосистем, вириопланктон влияет на многие биогеохимические и экологические процессы, включая цикл питания, дыхания и распределение веществ в различных звеньях экосистемы. В оценках круговорота углерода необходимо учитывать роль вирусов, так как они — важная часть пищевых сетей, регулирующая глобальные биогеохимические циклы.

Последствия одномоментного исчезновения вирусов
Краткосрочные последствия.
Перенаселение планеты растениями, животными и людьми. Вспышка численности видов
Нарушение биогеохимических циклов гидросферы. Быстрое увеличение количество углекислого газа в атмосфере. Активное "цветение" морской воды, из-за которого погибнут остальные многие морские виды.
Исчезновение совместно эволюционирующих систем “паразит - хозяин”, которые поддерживали стабильную эволюционную траекторию.
Долгосрочные последствия.
Встроенные вирусы не просто “окаменелые остатки” прошлых эпох, а элементы генома, которые определяют присущую ему нестабильность.
Существенное замедление скорости эволюционных процессов
Уменьшение количества материала для естественного отбор

Изменения в биосфере:
1. Одномоментное исчезновение вирусов
2. Вспышка численности некоторых видов
3. Изменение эпидемиологическая картина
4. Перестройка иммунных систем у млекопитающих
5. Уменьшится количество материала для естественного отбора
6. Снижение скорости эволюционных процессов

Источники:
Тейлор, Грин, Стаут “Биология в трех томах”
Интернет ресурсы