在北极圈发现的“巨型病毒”带来的好消息

科学家们推测,它们可用于对抗失控的藻华。
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藻类加速了冰盖融化的速度。DepositPhotos

“巨型病毒”听起来像是某种可怕的科幻作品。虽然世界上一些最大的病毒一旦进入人体可能会造成问题,但另一些病毒则满足于感染藻类和其他微生物。这样做,它们可以对我们的环境产生惊人的益处。  

上周,一篇发表在《微生物组》杂志上的论文宣布,在北极地区发现了属于一类称为核胞质大型DNA病毒(NCLDVs)的几种病毒的特征基因信号。作者推测,这些病毒正在感染生活在冰雪上的藻类。如果属实,这些病毒可能会为减少极地冰盖融化速度的努力带来意想不到的好处。 

“巨型病毒”一词指的是Nucleocytoviricota门中的病毒。顾名思义,该门病毒的显著特征是许多成员体型巨大。大多数病毒的大小在20到200纳米之间,而巨型病毒的体型可以大到一千倍。这使得它们在大小上可与大多数细菌相媲美,甚至在某些情况下比大多数细菌更大。它们的基因组也非常庞大——高达250万个碱基对,而典型病毒的碱基对在7,000到20,000之间——并且具有一系列不寻常的能力

Nucleocytoviricota是一个大家族,其中包括导致非洲猪瘟和各种天花感染的病毒。然而,新论文的联合首席作者Laura Perini向《流行科学》解释说,我们环境信号所归属的每一种病毒都属于一个家族——AllomimiviridaePithoviridaeAlgaviralesAsfarviridae——这些病毒感染其他微生物(微藻或原生生物)。她还向读者保证,“我们在冰雪样本中发现的病毒都没有与人类有关!”

到目前为止,北极存在这些病毒的证据来自于从几个藻华盛顿的北极环境中采集的DNA样本,而不是直接观察。然而,Perini相信这些病毒目前仍然是活着的并且活跃的,她引用了样本中病毒mRNA的存在:mRNA的降解速度比DNA快得多,而发现它表明病毒DNA来自当代来源,而不是某种冰冻在冰中的长久死亡的微生物。她解释说,她的团队“还能够对GVMAGs(巨型病毒宏基因组组装基因组)进行分类,这再次证实了这些病毒的存在及其分类鉴定。” 

如果这些病毒正在感染北极藻类,它们可能会抑制导致极地冰盖缩小的鲜为人知的原因之一:“雪藻”。这些藻类在夏季随着冰雪开始融化而繁盛——不幸的是,它们也加速了融化进程。雪和冰会反射大部分落在其表面的阳光,但藻类会使表面变暗,增加其吸收的光量。这会加热冰雪,加速其融化速度。结果是一种反馈循环,正如2021年发表在《植物科学》杂志上的一篇论文指出的那样,南极夏季的藻华现已大到可以从太空看到。

然而,尽管它们加速冰盖融化的贡献无疑是一个问题,但雪藻本身并非固有意义上的负面现象。正如2021年的《植物科学》论文指出的那样,“南极洲裸露的陆地相对较少,不足以支持陆地植被,其表面积的98.7%被永久的冰雪覆盖……[而且]南极洲的红色、绿色和橙色雪藻被揭示为多样化的生态系统,在营养物质和碳的生物地球化学循环中起着积极作用。” 

Perini和她的团队的论文以类似的术语描述了北极藻类:“藻类周围有一个完整的生态系统。除了细菌、丝状真菌和酵母菌,还有原生动物吞食藻类,不同的真菌寄生于它们,以及我们发现感染它们的巨型病毒。”全面理解生态系统的复杂性是实施任何此类策略的关键,并且引入一种生物来对抗另一种生物存在风险。  

然而,至少,Perini及其团队采集的样本中NCLDV DNA和mRNA的明显存在表明,这些巨型病毒可以在北极严寒的冬季生存下来——并且指出了可能的一种方式,通过这种方式可以减缓冰盖融化的速度。

 

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汤姆·霍金

撰稿人

汤姆·霍金是纽约市的一名作家。他撰写关于文化、政治、科学以及两者之间的一切内容。他的作品曾发表在《纽约时报》、《卫报》、《滚石》等众多出版物上。你可以 订阅他的 Substack。


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