封建家找到了噬食病毒的生物
撰文 | 罗丁豪
编纂 | 吴非
病毒体型弱小，但它们在生态体系中无处不在。据研讨预算，天下上病毒的数目约莫是1031，比宇宙中的恒星总数还要多1亿倍，总分量则与250亿人的体重相当。几乎一切的物种，都市被病毒影响。但幽默的是，很长一段时间内，封建家从未找到一种以病毒为食的生物——不休以来，病毒仿佛处于食品链之外，只顾影响并蚕食生物，而不会被生物当成食品。这看上去不合常理。因此，生物学家不休在寻觅噬食病毒的生物。就在迩来，他们终于在两类原生生物的体内，找到了它们食用病毒的证据。
寻觅“噬病毒体”
实践上，这并不是封建家第一次发觉“噬病毒体”。早在2008年，法国封建家就发觉了一种能影响、扫除病毒的病毒，并将其定名为“斯普特尼克”（Sputnik，俄文意为“卫星”）。但想要找到食用病毒的生物，却没那么简便。此前，封建家就发觉一些原生生物体内有病毒的DNA，因此猜疑它们有约莫吃下了病毒；更何况，一些实行标明，原生生物也的确可以以病毒为食。但美国毕格罗大海封建实行室（Bigelow Laboratory for Ocean Sciences）的拉穆纳斯·斯特潘纳乌斯卡斯（Ramunas Stepanauskas）研讨员以为，这些实行室培养的原生生物并不克不及代表天然界中的情况。为了了解在天然情况下原生生物对否真的以病毒为食，斯特潘纳乌斯卡斯的团队决定前去海岸，搜集浮游原生生物的信息。
在缅因州的海湾中搜集海面样本。
在美国缅因州的海湾和地中海里，研讨职员统共收罗了1698个原生生物样本，并对这些样本举行了DNA序列分析。他们接纳了单细胞基因组分析（single-cell genomics），其测序后果可以分析微生物和病毒对否存在。
这些原生生物来自十多个不同的门。此中，在51%的来自缅因海湾的原生生物样本，以及35%的来自地中海的样本中，都检测到了病毒DNA。值得注意的是，在皮胆虫（picozoan）和聚胞生物（choanozoan）两类原生生物的样本中，每一个一局部都含有病毒DNA。固然有些原生生物约莫以细菌为食，而噬菌了解寄生在细菌中，从而“搭便车”成为原生生物的晚宴，但是皮胆虫和聚胞生物样本中仅有多量病毒DNA，却很少显现细菌DNA，这足以扫除“搭便车”的约莫性。并且，2013年的一项研讨还指出，皮胆虫的进食“器官”轻重并不敷以吞噬细菌，吃下病毒倒是绰绰剩余。研讨团队称，加上之前的实行室研讨，我们终于有证据证实，噬食病毒的原生生物的确存在。团队的分析后果于9月24日公布在《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）期刊上。
左：聚胞生物；右：皮胆虫。
不管是关于皮胆虫照旧聚胞生物研讨来说，这都是冲动民意的发觉。一方面，聚胞生物长3~10微米，是生物和真菌的嫡亲，与海绵的鞭毛细胞（choanocyte）有着惊人的相似之处。另一方面，皮胆虫长度不到3微米，且盲目觉以来，封建家都未弄清皮胆虫的膳食是什么，毕竟如前所述，它们的“嘴”可吃不下细菌。
“病毒含有丰厚的磷和氮，大概能给皮胆虫和聚胞生物的炊事增加一些紧张的养分元素。”毕格罗大海封建实行室的生物信息学家朱莉娅·布朗（Julia Brown）指出。既然病毒不但扫除其他生物，还会反被其他生物扫除，在食品链中短少的那一个节点，如今也能补上了。
补偿生态圈空缺
关于像斯特潘纳乌斯卡斯如此的大海微生物学家来说，这项研讨提出了一个很紧张的成绩：既然原生生物能直接调控病毒的数目，这对大海生态圈来说，这意味着什么？此前，最常用于表明大海中病毒的人物的模子是“病毒分流模子”（viral shunt model），即病毒可以入侵并裂解大海中的微生物，将它们以可溶性天然物（dissolved organic matter）的情势送回食品链底端。
思索到新研讨的后果，论文的作者团队以为，要想表明大海中生物和病毒的动态均衡，不但有“病毒分流模子”这一个办法。以往的模仿研讨体现，这类简便的病毒-宿主-捕食者（virus-host-consumer）模子最初都市招致病毒和微生物之间剧烈的资源竞争，从而招致此中一方的成功和另一方的散失。而这次发觉的原生生物能直接噬食病毒的证据，实践上安定了这三者之间的交互，维持了均衡。
斯特潘纳乌斯卡斯研讨团队的最新发觉则支持了“病毒穿越模子”（viral shuttle model）。这个模子提出，原生生物食用病毒，能直接将病毒含有的天然质料从食品链底层向上运送；而病毒本身裂解其宿主，则将这些生物的天然质料送往食品链底层。如此一来，病毒就承继了食品链中的“穿越车”，协助维持大海情况中的养料均衡。团队指出，过往以前有研讨支持了这个新增“病毒毗连”的存在。比如，2016年公布于《天然》的一项研讨发觉，病毒DNA与向食品链上方运送的天然物呈正干系，也就是说，病毒的确约莫在食品链中承继“运送养料”的“穿越车”。
“病毒穿越模子”的简化图；在这个模子中，病毒既将其宿主裂解成溶解天然物，送至食品链底端，又被小型浮游生物（比如皮胆虫和聚胞生物）食用，将本身包含的天然物送至食品链上端。（制图：罗丁豪）
研讨团队表现，这项新后果并不是尽头。晓得有原生生物能以病毒为食，可以给我们提供“一个新的思索朝向”。但是，这只是新研讨朝向的一个出发点；要分析病毒在大海生态中的人物，我们仍需多量的研讨。但如今我们总算晓得，就连“影响统统”的病毒，也会沦为小小单细胞生物的晚餐，在大天然的动态均衡中，没有谁可以成为丧家之犬。罗丁豪
参考文献：
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泉源： 举世封建
