病毒既可以是美味的,也可以是致命的

它們也不能免於參與食物網

我們已經被一種病毒挾持了七個月,感覺像七年一樣漫長,現在我們中的許多人可能需要一些老式的報復。好吧,事實證明,有一個令人滿意的地方,病毒才是那些必須擔心保持社交距離的傢伙,而那個地方就是海洋。

在海水中,病毒的數量遠遠超過細胞生命。據估計,那裡有1030個病毒粒子。它們的受害者通常是細菌或其他微生物。每秒鐘,這種病毒群感染1023個這樣的生物,每天殺死海洋微生物生物量的20%(海洋微生物繁殖如此迅速和頻繁,以至於它們仍然保持平衡)。很難想象如此龐大的群體能夠逃脫海洋中一切生物的烹飪注意力。

病毒還具有一些使其可能成為有吸引力的開胃菜的特徵。與細胞生命形式相比,它們富含磷和氮,使其既營養又可以作為豐富的零食。


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然而,長期以來人們認為海洋病毒只有一個功能:殺死。就像未來水世界中的汙泥回收坑一樣,生態學家們一直將它們的作用視為“病毒分流”,這是一種花哨的說法,意思是病毒擅長將生物轉化為漂浮的“溶解有機物池”碎片。

但是,最近在微生物學前沿雜誌上發表的一份報告表明,反過來也可能發生:病毒是微生物的食物。 

直到現在,我從未將病毒視為潛在的食物,顯然,也很少有科學家這樣認為。儘管至少有五項研究表明微生物可能捕食病毒,但在最近的這份報告之前,沒有人跟進以發現這個過程實際上有多麼普遍或重要。

一個由美國和西班牙科學家組成的團隊最終決定透過篩選海洋微生物細胞中相關的病毒基因來檢驗,病毒的唯一功能是否真的是無情的收割,以及任何替代方案在多大程度上是真實的。

所討論的微生物不是細菌或古菌,而是最簡單的細胞。相反,它們是原生生物:微小的生命形式,類似於它們大得多的表親,即植物和動物,它們具有複雜的細胞傢俱,稱為細胞器,用於容納DNA,產生能量並完成各種其他工作。

該團隊分析了來自緬因灣和地中海海水樣本的各種原生生物。在來自海灣的51%的原生生物細胞和來自海洋的35%的原生生物細胞中檢測到病毒基因。

其中兩個類群,皮可藻領鞭毛蟲,總是與病毒相關聯,並且每個細胞包含的病毒序列比其他類群多得多。

領鞭毛蟲和皮可藻對人類來說是默默無聞的,但在海洋中卻很重要且數量眾多。皮可藻的大小與細菌相當,即使對於原生生物來說也是微小的。儘管這些生物非常多產,足以構成貧營養沿海水域生物量的一半,但截至2007年,科學界對它們來說還是全新的

領鞭毛蟲,也稱為領鞭蟲,是動物最近的活著的親戚,它們炫耀著一個活潑的領子和尾巴,它們既用它們移動又捕獲獵物。它們也很小,但據估計,領鞭毛蟲每天過濾10-25%的沿海地表水,這是一個驚人的總和。

在這項研究中,領鞭毛蟲平均每個細胞有驚人的28個病毒序列;皮可藻有5.7個。然而,由於檢測到的1,698個原生生物基因組中只有22個屬於這兩個類群,因此這些結果當然具有啟發性,但絕非定論。

如何解釋在研究的許多原生生物中存在這些病毒?人們可能會預期,如果它們是寄生蟲而不是食物,我們會觀察到各種各樣的序列,以針對許多潛在的宿主。另一方面,如果它們是食物,我們可能會預期只有少數幾個序列,因為食草動物和捕食者會不加選擇地吞噬最豐富的病毒。

在這項研究中,檢測到的大多數病毒幾乎完全相同,很少有病毒是特定於特定原生生物的,而且許多病毒只感染細菌:噬菌體和微小噬菌體。還檢測到了一組新的且有些神秘的類群,稱為CRESS DNA病毒,其宿主多種多樣。這些病毒的序列也幾乎完全相同。

作者說,假設幾乎完全相同的病毒感染了本報告中研究的所有細胞,這意味著某些病毒能夠感染來自不同門的生物體,門是分類等級中僅次於界的等級。沒有已知的病毒可以做到這一點。

還有哪些其他替代方案?病毒有可能將自己插入到原生生物的基因組中,水痘病毒就以這種壯舉而聞名(它可以在最初感染數年後以帶狀皰疹的形式重新出現)。許多其他病毒最終可能成為宿主基因組的永久居民,從病毒的角度來看,這是理想的,因為它賦予了永生,而無需不斷地費心尋找新的宿主。但是,再次檢測到的幾乎完全相同的序列與此相悖,因為在特定基因組中分離出的病毒的隨機突變應該導致各種各樣的序列。

也許病毒最終進入原生生物體內是因為它們正在吃碰巧被病毒感染的細菌。但是許多原生生物含有病毒基因,而沒有任何細菌基因。病毒也可能與原生生物一起隨機分配到樣品孔中。但是,有些原生生物譜系比其他譜系發現的病毒多得多,這一事實似乎與此相悖。

也許皮可藻和領鞭毛蟲的表面有一些東西使它們特別容易粘附病毒。但是作者認為,這些原生生物的進食方式更有可能導致病毒攝入。它們是懸浮濾食者:它們吃掉任何它們可以吞嚥的,並且不幸地撞到它們的任何東西。由於之前的研究表明領鞭毛蟲和皮可藻肯定能夠消耗病毒,因此它們的普遍存在和豐富性表明這正是原生生物正在做的事情。

領鞭毛蟲和皮可藻可能不是唯一具有這種飲食習慣的生物。這項研究中的其他幾個原生生物類群也包含比偶然預期更多的病毒序列,但是由於這些其他原生生物以多種方式進食,作者避免對病毒的存在做出推斷。

回想起來,大量存在、毫無防禦能力、漂浮的蛋白質和核酸小球會被某些東西吞噬,這並不完全令人驚訝。今年發表在科學報告上的另一篇論文甚至表明,海綿非常有效地從海水中去除病毒,並得出結論,它們也可能正在吃病毒。

原生生物……海綿……還有多少其他生物的食物金字塔包括病毒?為什麼我們不知道這一點?我們如何參與其中?

病毒作為任何生物的食物的想法有點令人費解,但在人類真的、真的需要一些幸災樂禍的時刻,這也是一個豐富的來源。  當我們完全受制於一種病毒時,想到無數其他病毒在活生生的細胞的食道中走向終結,真是令人欣慰。

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