Science子刊:在深海中,病毒对古生菌进行大屠杀

2016-10-17 16:57 来源: 生物谷
342 收藏到BLOG

  根据一项新的研究,在深海沉积物的微生物群体中,古生菌(archaea, 也译作古细菌)遭受的病毒感染频率通常是细菌的两倍,尽管后者更加丰富。考虑到深海生态系统的巨大规模,这一结果表明古生菌-病毒关系可能是全球生物地球化学循环的主要促进者。相关研究结果发表在2016年10月12日那期Science Advances期刊上,论文标题为“Virus-mediated archaeal hecatomb in the deep seafloor”。

  论文通信作者、意大利马尔凯理工大学(Marche Polytechnic University)海洋生物学家和生态学家Roberto Danovaro说,深海生态系统覆盖着65%以上的地球表面,占地球生物圈的90%以上,但是它们如何发挥作用在一定程度上仍然是个谜。一件明确的事情是:就像地球生物圈其他地方一样,病毒明显是深海中最为丰富的生物实体。

  Danovaro解释道,这些病毒的主要宿主是原核生物(细菌和古生菌)。确实,他和他的同事们之前已证实在深海沉积物中,几乎所有的原核生物死亡是病毒感染导致的。Danovaro团队估计鉴于这些生态系统的规模,对原核生物的这种病毒杀戮导致每年全世界释放3.7~6.3亿吨碳。

  Danovaro解释道,在陆地上和在浅滩中,一般而言,细菌被认为比古生菌更加丰富。他说,“但是在深海中,古生菌更加丰富。”比如,在当前的这项研究分析的深海样品中,Danovaro团队发现古生菌占高达32%(平均12%)的原核生物。考虑到古生菌对这些生态系统的影响可能比其他物种的更大,Danovaro团队特地研究了病毒对古生菌的杀戮。

  利用来自全球深海区域的将近500种沉积物样品,Danovaro团队分析胞外DNA---作为病毒诱导的细胞裂解的一种替代选择---并且确定了尽管每天病毒感染裂解1%~2.2%的细菌,但是对古生菌而言,这种裂解率增加了一倍(2.3%~4.3%)。因此,研究人员报道,尽管古生菌在这些生态系统中并不那么大量存在,但是它们仍然相当容易遭受病毒感染。

  如果存在因病毒导致的古生菌大量死亡,那么古生菌细胞的生长率不得不弥补这种损失。

  足够确信的是,Danovaro团队计算出在他们的样品中,古生菌的周转时间是12~22天,而细菌的周转时间是31~52天。根据这些结果进行推断,研究人员估计仅仅病感染毒导致的古生菌裂解可能占这种生态系统中病毒杀死的原核生物释放的总碳量的15%~30%。

  研究人员作出结论,病毒在深海古生菌生命周期中发挥着至关重要的作用,因而也在碳、其他化学物和营养物的全球循环中发挥着至关重要的作用。

  美国伍兹-霍尔海洋生物学实验室生态学家和进化生物学家Julie Huber(未参与这项研究)在写给《科学家》杂志的电子邮件中写道,这些结果“在我们理解海洋古生菌和它们的病毒在生物地球化学循环和生态相互作用中起着重要的促进作用。”她补充道,“尽管相比于很多其他的海底栖息地,海洋沉积物得到人们更多的研究,但是这些重要的数据将有助更多地研究多种海洋栖息地中的古生菌-病毒相互作用。”