När vi fortsätter att hantera den pågående pandemin, den roll som virus spelar har aldrig varit mer relevant. De är närvarande och angriper i stort sett varenda levande organism, från den största valen till de minsta bakterierna, inklusive en typ av blågröna alger som kallas cyanobakterier.

Genom att studera genomerna för Nostoc cyanobakterier som lever i de extrema polarområdena, forskare hoppas kunna förstå inte bara hur de lyckas överleva, men också den roll som virus spelar i ekologin i dessa miljöer. För att svara på dessa frågor har forskargruppen inklusive, Dr Anne D. Jungblut, en mikrobiell forskare vid Natural History Museum, tillsammans med sina kollegor vid Université Laval, Staden Quebec, Kanada, vände sig till historiska cyanobakteriprover som fanns på Londons Natural History Museum som samlades in under den brittiska arktiska expeditionen, som ägde rum mellan 1875 och 1876.

Teamet tittade in i arktiska cyanobakteriernas DNA och letade efter tecken på virus som finns kvar i deras genomer. De letade också efter föreningar som kallas sekundära metaboliter som hjälper mikroorganismerna att överleva extrema förhållanden och är av stort intresse för utvecklingen av nya läkemedel.

Dr Jungblut säger, "Detta är första gången som någon har tittat i detalj på denna virala interaktion i cyanobakterier. Den belyser hur virus är en integrerad del av den mikrobiella ekologin och ekologin i polära ekosystem."

"En av våra analyser hittade också ett stort antal sekundära metaboliter. Dessa är av intresse eftersom de ofta är bioaktiva, och vissa människor skärmar efter dem för användning vid utveckling av nya läkemedel. "

Trots att det samlades in för över 100 år sedan, laget kunde extrahera DNA från cyanobakterieproven och sedan jämföra det med moderna prover för att se om det hade skett några märkbara förändringar i organismerna över tid.

De undersökta proverna togs av British Arctic Expedition, som seglade från Portsmouth 1875 i ett försök att nå Nordpolen. Under ledning av kapten George Strong Nares, expeditionen reste längs östkusten av de kanadensiska arktiska öarna, där den fastnade i isen.

"Det var en av de misslyckade expeditionerna där de fick skörbjugg och fastnade norr om Ellesmere Island, "säger Anne." De var instängda för vintern men gjorde massor av vetenskapliga observationer och samlingar av biologiska prover och gjorde det hela vägen tillbaka. "

Genom att undersöka vad som effektivt är immunsystemet för cyanobakterierna, de kunde se att de virus som angrep mikroorganismerna redan 1876 var helt annorlunda än de som riktar sig mot de moderna.

"Det här är första gången som någon har tittat i detalj på denna virala interaktion, "förklarar Dr Jungblut." Vi hade ursprungligen hoppats på att hitta samma virus som de som infekterar moderna cyanobakterier, men det gjorde vi inte.

"Det är dock inte så förvånande, eftersom virus har en hög omsättning och de förändras mycket som vi ser med uppkomsten av nya COVID-19-varianter. "

De kunde också visa att polära och tempererade cyanobakterier hade gener som hjälper dem att reagera på extrema förhållanden. Även om det inte fanns några uppenbara genetiska egenskaper som var specifika för polära Nostoc -cyanobakterier, de hade högre koncentrationer av vissa sekundära metaboliter. Dessa kan vara av intresse i framtiden för forskare som utvecklar nya läkemedel.

Arbetet hjälper till att lyfta fram nyckelrollen som virus spelar i de polära ekosystemen, liksom värdet av prover som samlats in för hundratals år sedan i naturhistoriska museisamlingar, och som nu kan studeras ännu mer detaljerat med hjälp av genomiska verktyg.

Studien, "Genomisk mångfald och CRISPR -Cas -system i cyanobakteriet Nostoc i High Arctic, "publiceras i Miljömikrobiologi .