本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
昨天我们了解了正常病毒如何工作。今天,我们终于要了解这种特殊的 Ehux 病毒是如何运作的了。
病毒对艾米利亚藻(Emiliania huxleyi)使用什么捕食方法?吉姆·沃尔斯特伦(Jim Wallstrum)来自华盛顿州斯波坎
所以我们又回到了 Ehux。就像其他病毒和宿主一样,Ehux 和 Ehux-86 也陷入了进化军备竞赛。每次一方进化出新的攻击机制,另一方就会进化出新的防御机制。如此循环往复。
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要看一些例子,我们应该首先转向《爱丽丝梦游仙境》。说真的,请耐心听我说。在《爱丽丝镜中奇遇记》(《爱丽丝梦游仙境》的续集)中,有一个场景是爱丽丝和红皇后在奔跑,但她们并没有去任何地方。无论她们跑得多快,似乎都停留在原地。
“好吧,在我们国家,”爱丽丝仍然有些气喘吁吁地说,“如果你像我们一样长时间跑得非常快,你通常会到达其他地方。”
“一个慢吞吞的国家!”皇后说。“现在,在这里,你看,你必须竭尽全力奔跑才能停留在原地。如果你想去其他地方,你必须至少以两倍的速度奔跑!”
这种“你必须不断奔跑才能停留在原地”的想法在 1973 年被一位名叫利·范·瓦伦(Leigh Van Valen)的生物学家采纳。他说,当宿主和敌人(无论是病毒、细菌、捕食者还是其他任何东西)陷入军备竞赛时,宿主必须不断奔跑,才能不被其敌人超越。在我们的例子中,Ehux 必须不断进化出新的适应性,以防止病毒接管。
Ehux 已经进化出的一种适应性,就像许多宿主一样,被称为程序性细胞死亡。一旦球石藻被病毒感染,它就会试图通过按下相当于一个巨大的红色自毁按钮来阻止病毒的传播。在病毒复制太多并感染附近其他细胞之前,受感染的细胞就会关闭并内爆。
这对于像人类细胞这样的东西来说是有意义的,因为人类是许多必须协同工作的细胞的集合。但是单细胞生物也会经历程序性细胞死亡。起初,这可能看起来没有多大意义。如果你是一个单细胞生物,比如一个个体的 Ehux,一旦你死了,一切就都结束了。你的基因也完了。然而,科学家之前已经观察到像 Ehux 这样的浮游植物中发生程序性细胞死亡。他们认为,有时 Ehux 细胞像一个群体一样运作,一些成员为了整个水华的更大利益而牺牲自己。
但是敌人也在奔跑,当然。研究人员还发现,Ehux 病毒实际上可以劫持 Ehux 控制程序性细胞死亡的途径。病毒可以减慢自毁周期,也可以加快自毁周期,具体取决于它想要什么。所以 Ehux 必须进化出另一种策略。这让我们回到了爱丽丝和她的朋友柴郡猫。
Ehux 的生命中有两个阶段 - 单倍体和二倍体。二倍体阶段是我们一直在谈论最多的 - 当 Ehux 处于二倍体阶段时,就会发生水华。二倍体阶段也是病毒感染的阶段。病毒不识别 Ehux 的单倍体形式,因此它们无法感染它。
几年前,科学家(包括这艘船上的一位研究人员)表明,当病毒开始攻击二倍体 Ehux 时,周围的细胞会恢复为单倍体以隐藏起来。科学家们称这种策略为“柴郡猫”逃生策略,因为浮游生物实际上会从视线中消失以避免被感染。
这场竞赛还在继续。
所有这些不同的适应性和改变都是复杂且有些神秘的。这正是本次研究航行的一大部分内容——弄清楚 Ehux 和 EhV-86 之间究竟发生了什么。是什么让一些 Ehux 菌株对病毒具有抵抗力,而另一些则容易感染?病毒如何控制其宿主,宿主又是如何进化来对抗它的?
科学家们是否对如何对抗病毒并防止其在浮游植物中传播有任何想法?来自波多黎各的保拉
我们在这里谈论的军备竞赛是经过数百万年进化而来的。科学家们并不试图弄清楚如何阻止病毒感染 Ehux。他们只是试图了解病毒是如何感染的,以及哪些因素可能会改变其成功率。例如,如果海洋变暖会发生什么?或者它的 pH 值或盐度发生变化?这些都是未来几年可能因气候变化而发生的事情。由于 Ehux 以及类似的球石藻对地球的气候、温度和云层覆盖非常重要,因此浮游植物和病毒之间相互作用的变化可能会对我们的世界产生重大影响。
在这次旅行中,我将回答你们关于科学、这艘船和船上生活的问题。想知道我们如何寻找浮游植物、我们为什么在这里或者食物是什么样的吗?问我!如果你想知道我是如何来到这里的,请查看促成这次冒险的团队:Mind Open Media和COSEE NOW。
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