在深海中，病毒對古生菌進(jìn)行大屠殺

根據(jù)一項新的研究，在深海沉積物的微生物群體中，古生菌（archaea， 也譯作古細(xì)菌）遭受的病毒感染頻率通常是細(xì)菌的兩倍，盡管后者更加豐富?？紤]到深海生態(tài)系統(tǒng)的巨大規(guī)模，這一結(jié)果表明古生菌-病毒關(guān)系可能是全球生物地球化學(xué)循環(huán)的主要促進(jìn)者。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年10月12日那期Science Advances期刊上，論文標(biāo)題為“Virus-mediated archaeal hecatomb in the deep seafloor”。

論文通信作者、意大利馬爾凱理工大學(xué)（Marche Polytechnic University）海洋生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家Roberto Danovaro說，深海生態(tài)系統(tǒng)覆蓋著65%以上的地球表面，占地球生物圈的90%以上，但是它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用在一定程度上仍然是個謎。一件明確的事情是：就像地球生物圈其他地方一樣，病毒明顯是深海中最為豐富的生物實體。

Danovaro解釋道，這些病毒的主要宿主是原核生物（細(xì)菌和古生菌）。確實，他和他的同事們之前已證實在深海沉積物中，幾乎所有的原核生物死亡是病毒感染導(dǎo)致的。Danovaro團(tuán)隊估計鑒于這些生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模，對原核生物的這種病毒殺戮導(dǎo)致每年全世界釋放3.7～6.3億噸碳。

Danovaro解釋道，在陸地上和在淺灘中，一般而言，細(xì)菌被認(rèn)為比古生菌更加豐富。他說，“但是在深海中，古生菌更加豐富。”比如，在當(dāng)前的這項研究分析的深海樣品中，Danovaro團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)古生菌占高達(dá)32%（平均12%）的原核生物?？紤]到古生菌對這些生態(tài)系統(tǒng)的影響可能比其他物種的更大，Danovaro團(tuán)隊特地研究了病毒對古生菌的殺戮。

利用來自全球深海區(qū)域的將近500種沉積物樣品，Danovaro團(tuán)隊分析胞外DNA---作為病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞裂解的一種替代選擇---并且確定了盡管每天病毒感染裂解1%～2.2%的細(xì)菌，但是對古生菌而言，這種裂解率增加了一倍（2.3%～4.3%）。因此，研究人員報道，盡管古生菌在這些生態(tài)系統(tǒng)中并不那么大量存在，但是它們?nèi)匀幌喈?dāng)容易遭受病毒感染。

如果存在因病毒導(dǎo)致的古生菌大量死亡，那么古生菌細(xì)胞的生長率不得不彌補這種損失。

足夠確信的是，Danovaro團(tuán)隊計算出在他們的樣品中，古生菌的周轉(zhuǎn)時間是12～22天，而細(xì)菌的周轉(zhuǎn)時間是31～52天。根據(jù)這些結(jié)果進(jìn)行推斷，研究人員估計僅僅病感染毒導(dǎo)致的古生菌裂解可能占這種生態(tài)系統(tǒng)中病毒殺死的原核生物釋放的總碳量的15%～30%。

研究人員作出結(jié)論，病毒在深海古生菌生命周期中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因而也在碳、其他化學(xué)物和營養(yǎng)物的全球循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

美國伍茲-霍爾海洋生物學(xué)實驗室生態(tài)學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家Julie Huber（未參與這項研究）在寫給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道，這些結(jié)果“在我們理解海洋古生菌和它們的病毒在生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)相互作用中起著重要的促進(jìn)作用?！彼a充道，“盡管相比于很多其他的海底棲息地，海洋沉積物得到人們更多的研究，但是這些重要的數(shù)據(jù)將有助更多地研究多種海洋棲息地中的古生菌-病毒相互作用?！?/p>

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