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海洋细菌的病毒掠食者揭示

一种主导从世界海洋采集的水样的病毒长期以来一直没有进行分析,因为它具有标准测试无法检测的特征。然而,麻省理工学院和阿尔伯特爱因斯坦医学院的研究人员现在设法分离和研究这些难以捉摸的病毒的代表,这些病毒在病毒进化中提供了一个关键的缺失环节,并在调节细菌种群方面发挥了重要作用,正如一项新的研究报告。

病毒是细菌的主要捕食者,研究结果表明,目前对细菌病毒多样性的看法存在重大盲点。这些结论是通过对麻省理工学院博士后Kathryn Kauffman,土木与环境工程学教授Martin Polz,阿尔伯特爱因斯坦医学院Libusha Kelly教授以及其他九位教授的海洋样本进行详细分析而得出的。结果将在本周的“自然”杂志上报道。

新发现的病毒缺乏在大多数编目和测序的细菌病毒中发现的“尾巴”,并且具有其他一些不寻常的特性,导致他们被之前的研究遗漏。为了纪念这一事实,研究人员将这个新组织命名为Autolykiviridae - 来自希腊神话中的一个角色,因为这个角色很难被捕捉。并且,与仅捕获一种或两种细菌的​​典型病毒不同,这些无尾品种可以感染数十种不同类型,通常是不同物种,强调了它们的生态相关性。

这项研究“为进一步了解病毒在海洋中的作用开辟了新的途径,”南加州大学麦卡勒克 - 克罗斯比海洋生物学主席Jed Fuhrman说,他没有参与这项工作。“从实际意义上讲,它还表明我们需要改变一些常用方法,以便为各种研究捕获这些病毒,”他说。“我认为这是该领域的重要进展。”

Kauffman解释说,目前病毒 - 细菌相互作用的环境模型是基于经过充分研究的尾病毒,因此它们可能缺少自然界中发生的相互作用的重要方面。

“我们已经知道病毒在那里非常重要,”Kauffman说,指的是地表海洋,研究人员的样本被抽取,每毫升水中发现大约1000万个病毒。Polz说虽然“实验室研究的大部分病毒都有尾巴,但大多数海洋中的病毒都没有。”因此研究小组决定研究一组无尾病毒,这些病毒会感染一组叫做弧菌的细菌。经过大量测试,他们发现“其中一些感染异常大量的宿主,”他说。

在对Autolykiviridae的代表进行测序后,研究人员发现“他们的基因组与其他病毒完全不同,”Polz说。首先,它们的基因组非常短:大约10,000个碱基,相比典型的40,000-50,000个尾病毒。“当我们发现这一点时,我们感到很惊讶,”他说。

利用新的序列信息,研究人员能够梳理数据库,发现这些病毒存在于许多地方。该研究还表明,由于样本通常在实验室中处理的方式,这些病毒在数据库中的代表性往往不足。团队开发的从环境样本中获取这些病毒的方法可以帮助研究人员避免将来丢失这些信息。此外,Kauffman说,通常研究人员测试病毒活动的方法是用病毒样本感染细菌,然后在一天后检查样本,寻找细菌斑块被杀死的迹象。但是这些特殊的无尾病毒通常行动得更慢,

新的病毒群可能特别普遍。“我们根本不认为这是海洋特有的,”波尔兹说。例如,病毒甚至可能在人类生物群系中普遍存在,并且它们可能在主要的生物地球化学循环中发挥作用,他说,例如碳的循环。

这些发现的另一个重要方面是,Autolykiviridae被证明是古代病毒谱系的成员,其由特定类型的衣壳定义,衣壳蛋白壳包裹病毒DNA。虽然已知这种血统在动物和原生生物中非常多样化 - 包括感染人类的​​腺病毒等病毒,以及感染藻类的巨型病毒 - 但已发现这种病毒很少能感染细菌。

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