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新研究发现海里有近20万种病毒,一升海水病毒量比全球总人口还多

2019年5月6日8:14 环球解密

    新一份研究估计全球海洋中病毒有近20万种,是以前研究估计的数量的十二倍多。该研究称,一升沿岸海水中所含的病毒数量比全球人口数量还多。

    2015年该研究组分析记录的海洋中病毒种类只有5,476种;2016年更新为15,222种。这份今年刚发表在《细胞》(Cell)杂志的研究,一下子飙升到195,728种,是2016年分析结果的12倍多。

    该研究使用的是来自Tara海洋远征队(Tara Expedition)收集的海水样本。Tara项目基于巴黎,旨在研究气候变化的影响以和世界范围内海洋面临的生态危机,派双桅纵帆船搜集从海面至海洋深处、从南极到北极各处海水的样本,目前已完成11次远征任务。

    最新这份研究包括了2015年和2016年那两份研究所没有用到的、来自北极的43个样本。约40%的新病毒种类来自这些新样本。其余的来自对以前所用样本的重新分析。

    比利时鲁汶天主教大学(Catholic University of Leuven)微生态学家、这份研究的主要作者之一Ann Gregory向科普媒体Quantamagazine介绍说,新研究所用的算法比之前改进了很多;另外他们团队给病毒的分类重新作了定义。

    病毒算“活的”吗?

    Gregory说,把病毒按“种类”(species)划分存在争议,因为病毒进行无性繁殖,而且互相之间、以及和宿主之间频繁交换DNA,加上病毒不存在独立繁衍所需的机制,所以一些生物学家甚至不认为病毒是“活的”。

    因此他们团队把存在95%以上相同DNA的病毒归为一个“群类”(population),这样分析得到总共近20万个群类的病毒。

    其中约90%的群类无法归入任何已知的病毒类别,也就是说它们是全新的种类。

    全球五大病毒环境

    研究者们发现所有病毒基于温度和深度可对应于五大区域环境:北极、南极、温带和热带海面、温带和热带海面以下,以及深海。每一个环境中的病毒都发展出了适应那种环境的基因组特性。

    “温度是最大的群组结构预测指标。”这份研究的另一位主要作者、俄亥俄州大学(Ohio State University)的Ahmed Zayed说,不同的温度支持着不同的微生物宿主群体,因此病毒也跟著作出适应性改变。

    北极竟是病毒多样性热点

    从全球来看,这份研究的观察结果似乎与现有的生态多样性分布认知有些不同。“人们认为赤道多样性最大,向两极递减。”Zayed说,这份研究看来,的确赤道的多样性多了起来,但是北极也发现了令人惊讶的多样性。

    研究员Matthew Sullivan说:“我们对北极的多样性感到惊讶,这很重要,因为由于气候变化,这里成了全球变化最快的水域之一。”

    Gregory说,需要进一步研究了解这个问题的答案,她猜想这与北极冷水里较小的宿主细胞有关系。“宿主小意味着有更多的宿主,也意味着病毒有更多机会发展。”

    病毒对全球生态碳循环的重要性

    没有参与这份研究的微生物学家、不列颠哥伦比亚大学的Curtis Suttle说,病毒在全球生化循环,包括碳循环中起着重要的作用。因此这份数据的公布对人类社会很有帮助。

    Suttle说,海洋目前吸收大约一半的人类活动碳排放量,并在持续增长。病毒会影响海洋的碳吸收。他说,每天全球约有20%~40%的菌类被病毒杀死,细菌被感染后细胞壁破裂。“构成那些菌类的碳元素就释放到海里,有些碳最后被困在深海之中。”

    一些学者认为将来病毒可用于影响碳循环,减少大气中二氧化碳的含量。就像现在医疗领域用噬菌体疗法对付抗药性病菌一样,Zayed把这种想法称为“对环境使用的噬菌体疗法”,承认其存在潜在风险。

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