这些微生物可能是第一批吞噬传染性病毒的生命形式

在最近的一项实验室实验中,Halteria 被发现大量吞食氯病毒。
Yellow chlorovirus particles infecting microscopic green algae
感染微型绿藻的氯病毒颗粒。Kit Lee 和 Angie Fox

世界正进入又一年的由病毒引起的全球大流行——但 COVID-19 绝不是唯一的病毒。虽然有些病毒可能致命,但其他病毒有助于维持生物体的生命,甚至关于病毒本身是否应被视为活的有机体也存在争论

然而,看起来一种饥饿的微生物可能是某些病毒的天敌。在一项于 2022 年 12 月发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中,内布拉斯加大学林肯分校的一个团队发现,仅以病毒为食就足以促进一种Halteria的生长。Halteria 是一种单细胞纤毛虫,生活在全球的淡水中,该团队发现它们一次可以吞食大量感染性的氯病毒

[相关:冰封的远古病毒尚不构成健康威胁。]

该团队将这种仅靠病毒为食的饮食称为“病毒食性”。

众所周知,氯病毒通过感染微型绿藻来复制,这些绿藻通常生活在一种草履虫物种体内。然后,它们会像气球一样刺破这些单细胞宿主,导致维持生命的关键碳和其他元素释放到水中。然后,这些碳会被其他微生物吸收。

“这实际上只是将碳保留在这个微生物汤层中,阻止了食草动物将能量向上转移到食物链,”内布拉斯加大学生物科学副教授、该研究的合著者 John DeLong 在一份声明中说。他说

然而,如果像Halteria 这样的纤毛虫正在食用这些相同的病毒,那么病毒食性就可以作为病毒已知促进的碳循环的平衡。根据 DeLong 的说法,病毒食性可能有助于碳向上转移到食物链。

“如果你将病毒的数量、纤毛虫的数量以及水的量粗略估计一下,就会发现能量的转移(向上转移到食物链)是巨大的,”DeLong 说。他估计,一个小池塘里的纤毛虫可能每天吃掉 10 万亿个病毒。

DeLong 基于该大学先前关于氯病毒的研究,并且已经熟悉它们如何缠绕在食物网中的。合著者生态学家 James Van Etten 和病毒学家 David Dunigan 的研究表明,氯病毒可以接触到藻类,而这些藻类通常被一种叫做草履虫的纤毛虫属覆盖。只有当小型甲壳类动物吃掉草履虫排出新暴露的藻类时,才能实现这种接触。

DeLong 认为病毒可以作为食物和能量的来源。为了检验这一假设,他收集了附近池塘的样本,然后将所有微生物聚集在水滴中,并加入了大量的氯病毒。

24 小时后,对水滴进行了搜索,以查找任何存在的物种对存在的氯病毒是否有反应的迹象。结果发现,Halteria 将病毒视为零食,而不是物理威胁。

[相关:有问必答:病毒对我们有好处吗?]

“起初,这只是表明(纤毛虫)数量更多,”DeLong 说。“但后来它们变得足够大,我可以用移液管尖吸取一些,将它们放入干净的水滴中,然后能够数清它们。”

仅仅两天,氯病毒的数量就减少了 100 倍。Halteria 除了病毒没有其他食物来源,其数量增长了 15 倍,而氯病毒的数量根本没有增长。

该团队用绿色染料标记了一些氯病毒的 DNA,以确认Halteria 正在吞食病毒。纤毛虫的胃部,称为液泡,很快就发出了绿光。

这项研究的成果可能具有一些重要意义。这些病毒在通过回收碳和其他营养物质来塑造其淡水环境方面发挥着不可或缺的作用,而这种回收可以阻止能量到达其他更大的生命形式。然而,如果有什么东西在吃这些病毒,而这些病毒又被更大的生物消耗,那么本应被回收的一些营养物质和能量反而可能向上转移到食物链中。

“(病毒)是由非常有价值的物质组成的:核酸、大量的氮和磷,”DeLong 说。“任何东西都应该想吃它们。许多东西都会吃它们能得到的一切。肯定有东西会学会如何利用这些非常有价值的原材料。”

该团队的下一步计划将在中西部冬季结束后进行。他们计划回到池塘,看看病毒食性是否在野外环境中发生,而不仅仅是在实验室环境中。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Laura Baisas Avatar

Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


© .