وطوّر علماء المعهد حوضًا مائيًا صغيرًا، يسمح بدراسة تأثيرات تغير المناخ على العمليات المجهرية في الشعاب المرجانية الحية. وفي هذه الأيام، تم تكييف النظام لمراقبة دورات الغذاء والكربون للشعاب المرجانية.
جميع الكائنات الحية - من الطحالب وحيدة الخلية إلى جسم الإنسان - تتعرض لهجوم فيروسي. الدكتور عساف فاردي وكشف أعضاء مجموعته، في قسم علوم النبات والبيئة، مؤخرا عن آلية جديدة تصاب بها الطحالب البحرية بالفيروسات. نتائج أبحاثهم، التي تم نشرها مؤخرا في المجلة العلمية "سجلات الأكاديمية الأمريكية للعلوم" (PNAS)، قد تسفر عن رؤى جديدة فيما يتعلق بدورات ازدهار الطحالب في المحيط و"سباق التسلح" التطوري الذي يحدث بين الفيروس ومضيفه.
إميليانيا هكسليي وهو أحد أكثر أنواع الطحالب شيوعًا في المحيط. إنها تخلق أزهارًا كبيرة جدًا بحيث يمكن تتبعها بواسطة الأقمار الصناعية. وتنتشر على مساحة آلاف الكيلومترات المربعة، ثم تنهار بسرعة في غضون أيام. وسبق أن أثبت الدكتور فيردي وأعضاء فريقه، في دراسة سابقة، أن الفيروسات يمكنها الانتشار والقضاء على الطفح الجلدي بأكمله خلال أسبوع. مثل جميع الفيروسات، تغزو هذه الفيروسات أيضًا خلايا المضيف، وتستخدم مواد الخلية لإعادة إنتاج نفسها. ومع ذلك، فإن الفيروسات العملاقة التي تقضي على ازدهار الطحالب ليست فيروسات عادية؛ لديهم جينوم كبير يحتوي على جينات لم يتم رؤيتها في فيروسات أخرى حتى الآن، وهم خبراء في القضاء على أنواع الطحالب إميليانيا هكسليي.
أدار البحث مجموعة أبحاث الدكتور فيردي، بقيادة باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور كارميت زيف، بالتعاون مع باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور سيرجي ماليتسكي - الذي يجري بحثه في مجموعات الدكتور فيردي والبروفيسور عساف أهاروني. من معهد وايزمان للعلوم - ومع الدكتور ثورستن هورنمان والدكتور علاء عثمان من جامعة زيورخ بسويسرا. وحققت المجموعة في الأساس الأيضي لقدرة الفيروس على مهاجمة الطحالب، ووجدت في جينوم الفيروس مجموعة من الجينات التي تشفر مسارًا أيضيًا مطابقًا تقريبًا لمسار الطحالب. رموز المسار لمجموعة من الإنزيمات المسؤولة عن تخليق جزيء دهني (الدهون) يسمى "السفينجوليبيد". ويوجد هذا الجزيء في جميع الخلايا الحية تقريبًا -من خلايا الطحالب إلى الخلايا البشرية- وهو مسؤول عن بنية غشاء الخلية وعن إرسال الإشارات التي تحدد مصير الخلية. تستولي الفيروسات على هذا الجزيء، وتستخدمه لبناء الأغشية الموجودة في قاعدة بنيتها.
وتابع العلماء عملية إنتاج النسخ الفيروسية من جزيئات الدهون تلك، ووجدوا أنها يتم إنتاجها بكميات كبيرة أثناء غزو الفيروس لخلية الطحالب. واكتشفت مجموعة البحث لاحقًا أن وجود هذه الجزيئات ضروري لعملية العدوى الفيروسية: يقوم الفيروس بإعادة توصيل آلية إنتاج جزيء الدهون في الجسم المضيف، مما يجبره على استخدام الإنزيم الفيروسي لإنتاج الجزيئات التي يحتاجها. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها هذه الجزيئات كأساس للفيروسات الجديدة. تعمل الجزيئات الفيروسية أيضًا كإشارات للخلية المضيفة، وفي كثير من الحالات تتسبب هذه الإشارات في الانتحار الخلوي (موت الخلايا المبرمج).
يقول الدكتور فاردي: "تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن رؤى فريدة حول "سباق التسلح" الذي يجريه الفيروس والخلية المضيفة". "لقد تطور الفيروس الذي يهاجم الطحالب وتم تحسينه حتى يتمكن من المشاركة في عملية إنتاج الدهون. وبعبارة أخرى، تعتمد استراتيجية البقاء على قيد الحياة على "الهندسة الأيضية". يمكن أن يكون سباق التسلح هذا قاتلاً لكل من الخلية والفيروس، مما يؤثر على دورات ازدهار وانهيار الطحالب في المحيط. ويفترض العلماء أن الزيادة في مستويات الدهون الفيروسية قد تكون بمثابة علامة أولية على أن العدوى الفيروسية قد بدأت في الانتشار في الطحالب. قد تساعد هذه الفرضية في قياس تأثير الفيروسات البحرية على دورة الكربون والشبكة الغذائية البحرية التي تعتمد على هذه الطحالب.
هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف أن المسار الأيضي المشفر في الجينوم الفيروسي ينظم إنتاج الدهون في الجسم المضيف، كجزء من العدوى الفيروسية. ولكن بما أن جزيئات الدهون ضرورية لكل من الخلايا والفيروسات، فإن العلماء يفترضون أنه من الممكن أن تكون الفيروسات الأخرى - بما في ذلك تلك التي تسبب الأمراض لدى البشر - قد طورت وسائل وراثية مماثلة لإصابة الخلايا، من خلال التلاعب بآلية إنتاج الدهون في الجسم المضيف.
