意义重大！人类或首次发现以病毒为食的微生物

漂浮在海洋中的微小的单细胞生物可能是第一个被证实以病毒为食的生物。

科学家们从缅因州湾和西班牙加泰罗尼亚海岸附近的地中海的表层海水中捞出了这些被称为原生生物的生物。

他们发现大量的病毒DNA与两种不同的原生生物有关，分别是choanozoans和picozoans。

尽管这些单细胞生物中有一些并没有紧密的亲缘关系，但在这两个类群的许多成员身上都出现了相同的DNA序列。

缅因州毕格罗海洋科学实验室的生物信息学家Julia Brown是该研究的主要作者，她说:“这些生物体之间的远亲关系就像树木和人类一样，甚至比这还要远。”

“这些病毒能够感染我们发现的所有生物体，这是非常、非常不可能的。”

在进行了一系列的测试之后，Brown和她的同事们得出结论，原生生物很可能把这些病毒当作食物吃掉了，而不是偶然吸收了它们的DNA或者被它们感染。

他们的发现在线发表在9月24日的《微生物学前沿》杂志上。研究小组说，这可能会重塑我们对整个海洋食物网的看法，这个谁吃谁的网络连接着从微小细菌到植物、蓝鲸的一切。

然而，一位专家表示，这项研究并不能最终证明原生生物确实吃了病毒。

“单独的细胞的病毒序列的检测……很难回答这些病毒颗粒是如何进入细胞的问题，”维也纳大学淡水微生物生态学家克里斯蒂安·格里伯勒(Christian Griebler)在一封电子邮件中说。他没有参与这项研究。

他说，还需要做更多的工作来证明这些原生生物如何以及是否吞食病毒，如果是这样，它们从这些微小的零食中获得了多少营养。

Griebler指出，有细胞核保存DNA的原生生物，即真核生物，在过去已经被证明携带病毒DNA。

然而，他说，科学家们并不清楚细胞最初是如何吸收病毒的。

滤食的原生生物可能会从周围的水中吸入自由漂浮的病毒，或者它们可能会携带上水中的病毒，这些病毒依附在海洋中的其他微小物质颗粒上。

此外，一种叫做噬菌体的病毒会感染细菌细胞，而以细菌为食的原生生物可能会无意中吸收这些病毒，他补充道。

但是一个大问题仍然是，作为食物源的病毒对于那些能够吞食它们的原生生物来说有多重要，布朗说。

“过去有关原生生物消耗病毒的少量研究是在受控的实验室环境中进行的，但是这些分离的原生生物并不能代表海洋中大量存在的物种，而且它们与现实世界中发生的事情之间的关系也没有定论。”毕格罗海洋科学实验室的高级研究科学家、资深作者Ramunas Stepanauskas表示。

为了找到原生生物吃病毒的真实证据，Stepanauskas和他的团队来到了广阔的海洋。

研究小组从缅因州湾和地中海总共收集了近1700个原生生物个体;尽管choanozoans和picozoans主要出现在缅因湾的水样中，但他们捕获了10多个不同原生生物群体的细胞。

然后，研究小组将水样通过一种叫做流式细胞仪的仪器发送出去。流式细胞仪可以根据细胞的物理特性对漂浮在水中的细胞进行分类。

从那里，他们分析了与每个分选细胞相关的DNA;其中包括细胞本身的DNA、附着在细胞表面的任何微生物以及被困在细胞内的任何生物体。

Brown说，这种基因组收集技术“不会区别基因组DNA和细胞中已经存在的任何其他DNA，这就是为什么我们还能看到病毒DNA和可能存在的任何相关细菌。”

总的来说，病毒DNA出现在来自缅因州海湾的51%的原生生物和来自地中海的35%的原生生物中，这些病毒大多数是噬菌体，或者是感染细菌的病毒。

但是在choanozoans和picozoans组中，100%的样本都含有病毒的DNA序列，但是相比之下细菌的DNA却很少。

这暗示原生生物是孤立地吸收了病毒，而不是通过摄食被感染的细菌。

“我们看到……在这两组中病毒的水平升高了，并且在这两组中所有的成员中都是一致的，”特别是与其他原生生物相比，Brown说。

在排除了所有这些原生生物都被病毒直接感染的可能性后，研究小组认为这些病毒要么是粘在了细胞的外部，要么是在流式细胞仪中偶然与细胞分类在一起。

但他们发现，“我们在这些细胞中看到的病毒水平高于意外分类的数量，”Brown说。

她补充说，不同原生生物种群之间病毒水平的差异也使得病原体不太可能随机附着在原生生物身上。

尽管有这些数据，Griebler说，对于病毒DNA是如何最终进入原生生物体内的，仍然有其他的解释，包括原生生物消耗被感染的细菌细胞的可能性。

他说，为了明确排除这种可能性，该研究的作者必须检查在原生生物中发现的病毒序列是否也出现在细菌细胞中，以及这些细菌细胞出现在原生生物细胞内的频率。

此外，Griebler补充说，如果这些病毒确实代表了一种食物来源，病毒提供的营养物质的数量仍然需要计算。

他指出:“一个粗略的计算表明，当原生动物细胞吃掉一个细菌细胞时，它需要吃掉100个(或更多)病毒颗粒来获得相同数量的碳。”

“原生动物”——真核原生生物——“似乎不太可能从病毒饮食中满足对碳和营养的需求。”

这就是说，虽然choanozoans以摄食细菌而闻名，但picozoans的饮食仍然有些神秘。

2007年发表在《PLOS ONE》杂志上的一篇报告发现，picozoa的取食器太小，无法捕获细菌细胞，但大到足以吞噬直径小于0.000006英寸(150纳米)的颗粒，其中可能包括病毒。

Stepanauskas指出:“Picozoa是海洋中一群非常神秘的原生生物。”

他说，在一个特定的原生生物群落中，它们可以占到15%，尤其是那些生活在沿海水域的原生生物。因此，了解Picozoa是否吞噬病毒可以重塑我们对海洋中营养物质流动方式的理解。

Stepanauskas说:“如果你把海洋原生生物或海洋病毒的生物量结合起来，生物量比所有鲸鱼的总和还要大。”

“我们用肉眼看到的较大的生物体……它们完全依赖于微生物”，通过食物网将营养物质输送上去。

他补充说，病毒不仅感染细胞，而且可以被视为食物网中的一个关键节点，这一发现代表了“一种不同的思维方式”。

通过吞噬病毒，原生生物可以在整个海洋生态系统中产生连锁反应，既可以限制感染细菌细胞的病毒数量，也可以将营养物质从病毒中转移到食物链的更高层次，Brown说。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://www.livescience.com/virus-eating-organisms.html