病毒既可以是美味的,也可以是致命的

它们也不能免于参与食物网

我们已经被一种病毒挟持了七个月,感觉像七年一样漫长,现在我们中的许多人可能需要一些老式的报复。好吧,事实证明,有一个令人满意的地方,病毒才是那些必须担心保持社交距离的家伙,而那个地方就是海洋。

在海水中,病毒的数量远远超过细胞生命。据估计,那里有1030个病毒粒子。它们的受害者通常是细菌或其他微生物。每秒钟,这种病毒群感染1023个这样的生物,每天杀死海洋微生物生物量的20%(海洋微生物繁殖如此迅速和频繁,以至于它们仍然保持平衡)。很难想象如此庞大的群体能够逃脱海洋中一切生物的烹饪注意力。

病毒还具有一些使其可能成为有吸引力的开胃菜的特征。与细胞生命形式相比,它们富含磷和氮,使其既营养又可以作为丰富的零食。


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然而,长期以来人们认为海洋病毒只有一个功能:杀死。就像未来水世界中的污泥回收坑一样,生态学家们一直将它们的作用视为“病毒分流”,这是一种花哨的说法,意思是病毒擅长将生物转化为漂浮的“溶解有机物池”碎片。

但是,最近在微生物学前沿杂志上发表的一份报告表明,反过来也可能发生:病毒是微生物的食物。 

直到现在,我从未将病毒视为潜在的食物,显然,也很少有科学家这样认为。尽管至少有五项研究表明微生物可能捕食病毒,但在最近的这份报告之前,没有人跟进以发现这个过程实际上有多么普遍或重要。

一个由美国和西班牙科学家组成的团队最终决定通过筛选海洋微生物细胞中相关的病毒基因来检验,病毒的唯一功能是否真的是无情的收割,以及任何替代方案在多大程度上是真实的。

所讨论的微生物不是细菌或古菌,而是最简单的细胞。相反,它们是原生生物:微小的生命形式,类似于它们大得多的表亲,即植物和动物,它们具有复杂的细胞家具,称为细胞器,用于容纳DNA,产生能量并完成各种其他工作。

该团队分析了来自缅因湾和地中海海水样本的各种原生生物。在来自海湾的51%的原生生物细胞和来自海洋的35%的原生生物细胞中检测到病毒基因。

其中两个类群,皮可藻领鞭毛虫,总是与病毒相关联,并且每个细胞包含的病毒序列比其他类群多得多。

领鞭毛虫和皮可藻对人类来说是默默无闻的,但在海洋中却很重要且数量众多。皮可藻的大小与细菌相当,即使对于原生生物来说也是微小的。尽管这些生物非常多产,足以构成贫营养沿海水域生物量的一半,但截至2007年,科学界对它们来说还是全新的

领鞭毛虫,也称为领鞭虫,是动物最近的活着的亲戚,它们炫耀着一个活泼的领子和尾巴,它们既用它们移动又捕获猎物。它们也很小,但据估计,领鞭毛虫每天过滤10-25%的沿海地表水,这是一个惊人的总和。

在这项研究中,领鞭毛虫平均每个细胞有惊人的28个病毒序列;皮可藻有5.7个。然而,由于检测到的1,698个原生生物基因组中只有22个属于这两个类群,因此这些结果当然具有启发性,但绝非定论。

如何解释在研究的许多原生生物中存在这些病毒?人们可能会预期,如果它们是寄生虫而不是食物,我们会观察到各种各样的序列,以针对许多潜在的宿主。另一方面,如果它们是食物,我们可能会预期只有少数几个序列,因为食草动物和捕食者会不加选择地吞噬最丰富的病毒。

在这项研究中,检测到的大多数病毒几乎完全相同,很少有病毒是特定于特定原生生物的,而且许多病毒只感染细菌:噬菌体和微小噬菌体。还检测到了一组新的且有些神秘的类群,称为CRESS DNA病毒,其宿主多种多样。这些病毒的序列也几乎完全相同。

作者说,假设几乎完全相同的病毒感染了本报告中研究的所有细胞,这意味着某些病毒能够感染来自不同门的生物体,门是分类等级中仅次于界的等级。没有已知的病毒可以做到这一点。

还有哪些其他替代方案?病毒有可能将自己插入到原生生物的基因组中,水痘病毒就以这种壮举而闻名(它可以在最初感染数年后以带状疱疹的形式重新出现)。许多其他病毒最终可能成为宿主基因组的永久居民,从病毒的角度来看,这是理想的,因为它赋予了永生,而无需不断地费心寻找新的宿主。但是,再次检测到的几乎完全相同的序列与此相悖,因为在特定基因组中分离出的病毒的随机突变应该导致各种各样的序列。

也许病毒最终进入原生生物体内是因为它们正在吃碰巧被病毒感染的细菌。但是许多原生生物含有病毒基因,而没有任何细菌基因。病毒也可能与原生生物一起随机分配到样品孔中。但是,有些原生生物谱系比其他谱系发现的病毒多得多,这一事实似乎与此相悖。

也许皮可藻和领鞭毛虫的表面有一些东西使它们特别容易粘附病毒。但是作者认为,这些原生生物的进食方式更有可能导致病毒摄入。它们是悬浮滤食者:它们吃掉任何它们可以吞咽的,并且不幸地撞到它们的任何东西。由于之前的研究表明领鞭毛虫和皮可藻肯定能够消耗病毒,因此它们的普遍存在和丰富性表明这正是原生生物正在做的事情。

领鞭毛虫和皮可藻可能不是唯一具有这种饮食习惯的生物。这项研究中的其他几个原生生物类群也包含比偶然预期更多的病毒序列,但是由于这些其他原生生物以多种方式进食,作者避免对病毒的存在做出推断。

回想起来,大量存在、毫无防御能力、漂浮的蛋白质和核酸小球会被某些东西吞噬,这并不完全令人惊讶。今年发表在科学报告上的另一篇论文甚至表明,海绵非常有效地从海水中去除病毒,并得出结论,它们也可能正在吃病毒。

原生生物……海绵……还有多少其他生物的食物金字塔包括病毒?为什么我们不知道这一点?我们如何参与其中?

病毒作为任何生物的食物的想法有点令人费解,但在人类真的、真的需要一些幸灾乐祸的时刻,这也是一个丰富的来源。  当我们完全受制于一种病毒时,想到无数其他病毒在活生生的细胞的食道中走向终结,真是令人欣慰。

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