Archaea are commonly found in the most extreme environments on Earth, such as geothermal hot springs, submarine hydrothermal vents and hypersaline lakes. They are also an important part of the biosphere in soils and different types of aquatic environments. Hypersaline environments in different parts of the world are dominated by extremely halophilic archaea from the family Halobacteriaceae, but contain also halophilic bacteria and the green algae Dunaliella, which is the sole primary producer in such ecosystems. Since cellular predators are nearly absent in extreme salinities, haloviruses are the main force influencing cell diversity and evolution of halophilic microorganisms. From the studied aquatic environments, hypersaline lakes and salterns contain the highest numbers of virus-like particles. A high percentage of these are considered to represent archaeal viruses. To date, only a handful of archaeal viruses have been characterized. The described ones infect extreme halophiles, hyperthermophiles, or methanogens and are most famous for having either unique virion architectures, or morphotypes resembling viruses that infect members of the other two domains. The number of viruses on the biosphere is astronomical and viruses represent the greatest genetic diversity on the Earth. However, the limited protein fold space restricts the ways viral capsids can be assembled and it has been proposed that the vast number of viruses can be organized into a limited amount of distinct morphotypes. In order to test this hypothesis, a global sampling of nine different hypersaline environments was performed. Close to 100 strains of halophilic archaea and bacteria and 49 viruses infecting them were isolated. These viruses approximately doubled the number of known archaeal viruses. The majority of the viral isolates were head-tailed myoviruses and siphoviruses and for the first time, podovirus morphology was observed for an archaeal virus. From the four isolated halophilic bacteriophages, three were head-tailed and one, designated as SSIP-1, was the first tailles icosahedral membrane-containing phage described for a halophilic bacterium. An archaeal virus with a similar morphology was also isolated. It is probable, that these two viruses belong to the structure-based lineage of PRD1-like viruses, which are considered to have a common ancestor. In addition to these well-known virus morphotypes, we isolated a group of viruses with a novel, pleomorphic morphology. The isolated four viruses were compared with the previously described pleomorphic HRPV-1, HHPV-1 and His2. These seven viruses, designated as pleolipoviruses, had similar virion architecture consisting of a membrane vesicle which encloses the ssDNA or dsDNA genome without associated nucleoproteins. Pleolipoviruses form a group of related viruses despite having different genome types and thus challenge the current classification of viruses based on similar genome types and replication mechanisms. In addition to virus morphology, we studied microbial interactions in nine hypersaline environments. One third of the isolated archaea and bacteria were found to produce antimicrobial agents called halocins. Several of the identified halocin producers were inhibiting a broad range of sensitive strains, even those belonging to a different domain of life. When virus-host interactions were studied, numerous viruses were found to infect hosts from geographically distant locations. The same observation was done for halocin production-sensitivity interactions, indicating that halophilic microorganisms are globally distributed and able to produce broad spectrum antibiotics.Solulliset eliöt voidaan jakaa solurakenteen perusteella kolmeen domeeniin: arkkeihin, bakteereihin ja eukaryootteihin. Arkkisolut muistuttavat monessa suhteessa bakteereita, mutta niiden ei tiedetä aiheuttavan tauteja. Sen sijaan arkit tunnetaan erityisesti niiden kyvystä elää äärioloissa. Suolajärvet, suolanrikastamot ja geotermiset kuumavesilähteet kuten geysirit ja meren pohjan mustat savuttajat ovat tyypillisiä äärioloissa elävien arkkien elinympäristöjä. Tämän lisäksi arkkeja esiintyy runsaasti myös maaperässä, merissä ja erilaisissa makean veden vesistöissä. Halobacteriaceae-heimon halofiiliset (korkeaa suolapitoisuutta vaativat) arkit ovat suolaisissa ympäristöissä vallitseva eliöryhmä, joskin halofiilisia bakteereita ja yksisoluisia yhteyttäviä Dunalliella-leviä esiintyy paikoitellen runsaasti. Korkeissa suolapitoisuuksissa elävillä mikrobeilla on vähän luonnollisia vihollisia, mistä johtuen niiden määrää ja evoluutiota säätelevät pääasiassa virukset. Halofiilisten arkkien on todettu myös tuottavan antibiootteja, minkä arvellaan säätelevän lajien monimuotoisuutta sekä antavan tuottajakannoille hetkellisiä kilpailuetuja ravinteista ja elintilasta. Tällä hetkellä arkkiviruksia tunnetaan vain noin 50. Osa näistä viruksista muistuttaa rakenteeltaan bakteerien tai eukaryoottien viruksia, mutta joukossa on myös rakenteeltaan ainulaatuisia viruksia. Virusten määrä eliökehässä yltää tähtitieteellisiin lukemiin ja virukset edustavat eliökunnan suurinta geneettistä monimuotoisuutta. Koska tunnettuja proteiinien laskostustapoja on luonnossa rajallinen määrä, näiden järjestäytyminen virusten kuorirakenteiksi on vielä rajoitetumpaa. Tästä johtuen on ehdotettu, että erilaisia virusten rakennetyyppejä on olemassa vain rajoitettu määrä ja erimuotoiset virukset voidaan luokitella rakenteellisiin viruslinjoihin. Yhden linjan virusten oletetaan polveutuvan yhteisestä esi-isästä. Tämän hypoteesin testausta varten, yhdeksästä maantieteellisesti toisistaan etäisistä korkean suolan ympäristöstä kerättiin näytteitä, joista eristettiin lähes 100 halofiilista arkkia ja bakteeria sekä 49 virusta. Eristetyt virukset kaksinkertaistivat tunnettujen arkkivirusten määrän. Hypoteesia tukien virukset voitiin rakenteensa perusteella jakaa vain kolmeen eri tyyppiin. Hännälliset arkki- ja bakteerivirukset olivat lukumäärällisesti runsain joukko, joka jakaantui hännän supistumiskyvyn ja pituuden perusteella kolmeen alatyyppiin, myo-, sipho-, ja podoviruksiin. Tässä työssä eristettiin ensimmäinen arkkia infektoiva podovirus. Harvinaisimpia olivat ikosahedrin muotoiset sisäkalvolliset virukset, joita löytyi vain yksi arkki- ja yksi bakteerivirus. Tämän rakennetyypin virusten ei ole aiemmin kuvattu infektoivan halofiilisia bakteereja. Pleomorfiset (vaihtelevan muotoiset) arkkivirukset olivat uusi virusryhmä, joita on aiemmin kuvattu vain kaksi virusta. Tätä virusryhmää tutkittaessa tarkemmin havaittiin, että virukset ovat sukua toisilleen, mutta niiden genomit voivat sisältää joko yksi- tai kaksijuosteista DNA:ta. Pleomorfisten arkkivirusten löytyminen haastaa tämänhetkisen virusten luokitteluperiaatteen, jossa viruksia luokitellaan samanlaisten genomityyppien perusteella. Virusten rakenteen lisäksi tutkimme mikrobien vuorovaikutuksia eri korkean suolan ympäristöissä. Noin kolmasosan eristetyistä arkeista ja bakteereista havaittiin tuottavan antibiootteja, joita halofiilisillä mikro-organismeilla kutsutaan halosiineiksi. Useampi kanta tuotti laajakirjoisia halosiineja, jotka estivät monen niille herkän mikrobikannan kasvua. Yllättäen havaittiin, että sekä arkit että bakteerit tuottivat halosiineja, jotka kykenivät estämään molempien domeenien mikrobien kasvua. Kun vuorovaikutuksia tutkittiin virusten ja niiden isäntien kannalta, useiden virusten huomattiin infektoivan maantieteellisesti kaukaisista kohteista eristettyjä isäntiä. Sama ilmiö oli nähtävissä halosiinien tuotossa ja niille altistumisessa. Tulosten perusteella vaikuttaa siltä, että korkean suolan kaltaisissa ääriympäristöissä elävät mikrobit ovat maailmanlaajuisesti levittäytyneitä ja kykenevät tuottamaan laajakirjoisia antibiootteja
