Infezione virale di diverse componenti biologiche negli ecosistemi bentonici profondi del Mare di Creta (Mediterraneo Orientale)

I sedimenti profondi costituiscono circa il 65% della superficie terrestre e solo una piccolissima percentuale di questo vasto ed eterogeneo ecosistema è stata campionata e studiata. Le comunità che abitano gli ecosistemi bentonici profondi sono caratterizzate da una enorme e quasi del tutto inesplorata biodiversità. Batteri e archaea dominano i sedimenti profondi e giocano un ruolo chiave nei processi di degradazione e remineralizzazione della materia organica come anche di produzione primaria chemiosintetica. Studi precedenti hanno rivelato che i virus sono responsabili dell'abbattimento di anche più dell’80% della produzione complessiva di carbonio, influenzando i cicli biogeochimici su scala globale. È noto che nei sedimenti profondi vivono anche altre componenti eucariotiche come funghi e protozoi, il cui ruolo nei processi di ciclizzazione del carbonio è praticamente sconosciuto. Inoltre, sebbene studi di metagenomica abbiano messo in evidenza la presenza di virus di eucarioti negli ambienti profondi, ad oggi, non esistono informazioni quantitative sul contributo dell’infezione virale di questi organismi nei processi di produzione virale. Questo studio, condotto su campioni di sedimenti prelevati a 220 m di profondità nel Mare di Creta, attraverso un esperimento di inibizione selettiva del metabolismo cellulare dei potenziali ospiti dei virus (batteri, archea, funghi e protozoi), mira a discriminarne l’impatto stimando il contributo di ciascuna componente alla produzione di nuovi virus in seguito alla lisi virale. Per comprendere la composizione della comunità bentonica e quali sono i principali gruppi soggetti a infezione virale, abbiamo quantificato le copie dei geni del 16S rRNA dei procarioti (Batteri e Archaea) e del gene del 18S rRNA dei Funghi, presenti nel pool di DNA extracellulare contenuto nei sedimenti, tramite Digital PCR (dPCR). Questo approccio è stato applicato per la prima volta nei sedimenti profondi e ci ha permesso di ottenere delle stime accurate sulla percentuale di procarioti e funghi presenti nel DNA extracellulare. Inoltre, per comprendere, il ruolo delle diverse componenti bentoniche nella degradazione della materia organica sono stati eseguiti esperimenti di inibizione selettiva per determinare le attività enzimatiche extracellulari. I nostri risultati indicano che i batteri sono gli ospiti preferenziali dei virus contribuendo al 34% della produzione virale, seguiti dai protozoi (30%), dagli archaea (26%) e dai funghi (11%). I batteri sono anche le componenti che contribuiscono maggiormente ai processi di degradazione della materia organica, contribuendo all’attività aminopeptidasica per il 27%, a quella β-glucosidasica per il 53%, e all’attività alcalino fosfatasica per il 54%. Inoltre, i nostri risultati mostrano un importante contributo dei protozoi alla remineralizzazione della materia organica, contribuendo rispettivamente per il 19%, 29% e 21% alle attività aminopeptidasiche, β-glucosidasiche e alcalino fosfatasiche. In conclusione, i nostri risultati indicano che i batteri sono i principali bersagli dell’infezione virale, contribuendo al rilascio di carbonio nei sedimenti attraverso il viral shunt, e svolgendo un ruolo chiave nella degradazione e ciclizzazione della materia organica. Comunque, anche i protozoi costituiscono dei target virali rilevanti. Questi risultati, se confermati su scala spaziale e temporale più ampia, potrebbero portare a una revisione dei modelli del viral shunt e ciclizzazione del carbonio, ridefinendo il ruolo dei protozoi nella produzione di nuovi virus e nella degradazione e ciclizzazione della materia organica.