科学家发现230种新型巨型病毒
科学家发现230种新型巨型病毒，揭示其操控海洋单细胞生物及引发有害藻华的关键作用，为监测水域污染和健康风险提供新工具。
在广袤的海洋中，隐藏着一群鲜为人知的巨型病毒，它们悄然影响着海洋生态系统的命脉。最新研究揭示，这些巨型病毒不仅是海洋食物链中单细胞生物(如藻类、阿米巴和鞭毛虫)的“隐形杀手”，还可能引发有害藻华，对公共健康构成威胁。Rosenstiel海洋、大气与地球科学学院的科学家们通过一项突破性研究，挖掘出230种前所未见的巨型病毒，掀开了海洋微生物世界的神秘面纱。
这项研究成果刊登在《自然npj病毒》期刊上，研究团队利用高性能计算技术，从公开的海洋宏基因组数据中识别出这些新型巨型病毒，并深入分析了它们的基因功能。令人惊讶的是，他们在这些病毒基因组中发现了530种新功能蛋白，其中九种与光合作用相关。这意味着巨型病毒可能在感染宿主时操控其光合作用进程，影响海洋生态系统的能量流动。例如，这些病毒可能“劫持”藻类的代谢系统，改变其生长模式，甚至导致大规模藻华的爆发。
“巨型病毒对海洋生态的影响远超我们的想象，”研究合著者、海洋生物学与生态学助理教授Mohammad Moniruzzaman说，“它们不仅是许多浮游植物死亡的主要原因，还可能为生物技术带来新机遇，比如开发新型酶。”浮游植物是海洋食物链的基石，支撑着从鱼类到海洋哺乳动物的整个生态系统。一旦这些微小生物因病毒感染而崩溃，可能引发连锁反应，影响渔业和沿海社区的生计。
为了捕捉这些难以察觉的巨型病毒，研究团队开发了一种创新工具——BEREN(环境宏基因组中真核病毒恢复的生物信息学工具)。过去，由于生物信息学技术的局限，巨型病毒常被忽视。BEREN则像一把精准的“探照灯”，能从海量的DNA测序数据中提取巨型病毒的基因组。研究第一作者、海洋生物学与生态学博士生Benjamin Minch介绍：“我们发现这些病毒拥有原本只在细胞生物中才有的基因，比如与碳代谢和光合作用相关的基因。这表明它们在感染宿主时能深度干预代谢过程，甚至影响海洋的生物地球化学循环。”
研究团队依托迈阿密大学的Pegasus超级计算机，处理了来自全球九大海洋采样项目的庞大数据。这些项目覆盖了从极地到热带的广阔海域，数据量之大令人咋舌——每个样本库的基因组数据往往超过十亿个碱基对。借助BEREN，研究人员从这些数据中重建了数百个微生物群落基因库，成功提取并注释了巨型病毒的基因组。通过与现有巨型病毒基因组的比较，他们发现了许多全新的功能基因，为病毒研究领域注入了新活力。
BEREN工具的开发填补了研究领域的空白，它操作简便，任何人都可通过公开链接下载使用。这不仅为科学家提供了高效的研究工具，也为监测水域污染和病原体提供了可能。Minch补充道：“我们的研究建立了一个框架，可以改进现有工具，帮助我们更好地追踪水体中的病毒和污染物。”例如，在佛罗里达等地区，有害藻华频发，威胁饮用水安全和旅游业。了解巨型病毒的作用，或许能帮助地方管理者更精准地预测和应对这些危机。
这项研究不仅揭示了巨型病毒在海洋生态中的重要角色，还让我们重新思考病毒与生命的复杂关系。从操控光合作用到引发生态危机，这些微小的“幽灵”正在以意想不到的方式塑造海洋的未来。科学家们相信，这只是巨型病毒研究的起点，未来还有更多秘密等待揭晓。
