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科学家在海洋中发现20万种从未见过的病毒!或影响全球气候!

2020-05-07 作者:生命科学   |   浏览(150)

作者:唐凤 来源: 中国科学报 发布时间:2019/4/29 9:44:36 选择字号:小 中 大 海洋,病毒之家 调查显示病毒多样性热点在北冰洋

地球表面的71%被海洋覆盖,但迄今为止人类只探索了5%的海底,绝大部分海洋还笼罩在黑暗和未知之中。最近,科学家在海洋中发现了近20万种全新病毒,又一次刷新了我们对海洋的认知。

研究人员乘坐Tara号进行了海上考察。图片来源:Cell Press

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■本报记者 唐凤

在一项名为“塔拉海洋(Tara Oceans)”的全球海洋科学考察项目中,研究人员通过分析从全球各处海域采集的生物样本,发现了大量从未见过的病毒、细菌和古细菌等微生物,种群数量达到195,728种,而此前记录的海洋病毒一共只有15,000种。

你能想象吗,每一勺海水都充满了数以百万计的病毒。

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蔚蓝大海不止是鲸、海龟、水母,甚至细菌等生物的家园,这里还生活着无数的病毒。虽然大多数海洋病毒对人类无害,但它们可以感染各种海洋生物,如鲸、甲壳类动物和细菌。

研究显示海洋病毒基本分布在五个区别明显的生态区——北极和南极的所有海域深度,以及三个温带和热带海域的个别海域深度。部分病毒菌群可以生活在水面以下4,000米深处,展示了海洋病毒独特的传播机制。此外,科学家此前认为北冰洋的生物多样性不会非常丰富,但此次研究却揭示北冰洋是个意想不到的生物热点地区。

近日,一个国际研究小组完成了有史以来第一次全球海洋病毒生态多样性调查。他们鉴别了近20万种海洋病毒物种这一数量远远超过此前得出的结果,并从培养的病毒中获得约2000个基因组。

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研究人员还在北冰洋发现了意想不到的病毒多样性。相关论文发表在4月25日的《细胞》杂志上。这项研究结果为科学家了解病毒如何影响海洋生态系统提供了基础,包括病毒对生物体相互作用方式的影响以及海洋对气候变化的反应。

俄罗斯国立大学的微生物学家Matthew Sullivan估计,海洋中大约有数千万种病毒,占据海洋生物总量的绝大部分。许多病毒离开水也可以生存,甚至还能寄生在人体内。

这是一篇基础资源类型的论文,其他研究人员可以在此基础上进行探索发现,并能立即将语境融入到全局数据集中。该论文通讯作者、美国俄亥俄州立大学微生物学家Matthew Sullivan告诉《中国科学报》。

Sullivan指出,该发现为研究海洋生物对地球气候的影响提供了独特视角。海洋相当于一个巨大的“碳库”,吸收并储存了大量二氧化碳。作为地球碳循环的关键环节,海洋生物将二氧化碳转化为有机碳和生物质,储存在海底深处,有效延缓了全球温室气体排放造成的升温效应。而最新发现的海洋病毒绝大多数属于噬菌体,它们大量吞噬细菌,使细菌中的碳无法进入海洋食物链,避免海洋过度酸化。

该论文共同第一作者、俄亥俄州立大学研究生Ahmed Zayed也表示,绘制病毒生物多样性地图将提供对海洋正在发生的事情的更准确描述,并使研究人员能够更好地预测它的未来。

Sullivan还表示,以前的海洋生态系统模型通常忽略了微生物的作用,如今有了海洋病毒分布“地图”,人类能够更清楚地了解海洋“碳泵”的分布以及海洋病毒对地球气候的重大影响。

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该研究发表于《Cell》期刊

从2009年到2013年,研究人员驾驶一艘名为Tara的帆船进行了海上考察,从世界各地近80个地点收集海水样本,范围从海面到4000米深水。

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这项工作是Tara海洋和Malaspina两个更大项目的一部分。这两个项目旨在研究地球海洋中的二氧化碳和气候变化。这些任务之前已确定了1.5万种海洋病毒。

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Sullivan提到,病毒是一种微小到看不见的东西,但因为数量巨大,所以确实非常重要。在我们的发现中,有很多事情让人感到惊讶。他说。

近20万种海洋病毒的存在,就是Sullivan所说的惊讶之一。Zayed等人分析了最新样本中的病毒DNA,并建立了病毒种群边界。而且,集合群落分析显示,病毒在整个海洋中可被归为5个不同的生态区。考虑到海洋的流动性和许多海洋区域的复杂性,研究人员认为,这一发现出人意料。

该研究还评估了病毒的纬度和深度多样性梯度。结果显示,尽管大型生物的物种多样性在赤道附近最高而在两极附近最低,但对于海洋病毒来说,研究人员在北冰洋发现了一个生物多样性热点。

研究人员表示,最多样化的社区分布在温带和热带表层水以及北冰洋,这是一个地理和政治上都难以进入的地区,也是受气候变化影响最大的地区之一。

在北极的夏天,有许多微生物会变得活跃,而这些微生物就是病毒的宿主。但Sullivan表示,这里为何成为病毒多样性热点地区,仍然是一个悬而未决的问题。

病毒地图

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