研究发现病毒在海洋食物网中起着关键作用

病毒.这个词让人联想到疾病和对疫情爆发的恐惧。然而，在海洋中，并非所有地方都如此病毒是坏消息。

有些鱼类在维持海洋生物方面发挥着有益甚至关键的作用。

在一项新研究中，我和一个国际科学家团队研究了海洋生物的行为病毒存在于一大片富含氧气的水域就在大西洋表面之下。我们在那里发现的——以及它在食物网中的作用——以全新的视角展现了海洋病毒。

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研究如此微小的东西

病毒是极其小，直径通常不超过数十纳米，几乎是细菌的一百倍，也是一缕头发宽度的千分之一。

事实上，病毒非常微小，以至于用传统显微镜无法观察到。

几十年前，科学家们认为海洋病毒是既不丰富，也不具生态意义尽管病毒对人类、植物和动物具有明显的相关性。

随后，20世纪80年代末透射电子显微镜的进步改变了一切。科学家们能够以极高倍率观察海水并看到含有DNA的微小圆形物体。这些是病毒，每毫升水的病毒数量达数千万，是过去估计的数万倍。

关于病毒如何滋养海洋世界的理论

大多数海洋病毒感染微生物的细胞——这些细菌和藻类构成海洋食物网的基础，负责大约产生的氧气的一半在这颗星球上。

到了1990年代末，科学家们意识到病毒活动很可能正在塑造碳和养分在海洋系统中的循环。我们假设了，在所谓的病毒分流模型海洋病毒会破坏微生物细胞，释放其碳和养分到水中。

这一过程可能增加营养物质到达海洋浮游植物的数量。浮游植物为磷虾和鱼类提供食物，而这些鱼类又为跨洋的大型海洋生物提供食物。这意味着病毒对驱动庞大食物网至关重要全球渔业与水产养殖产业生产近2亿公吨海鲜。

观看病毒的实际运作

在期刊上的新研究中自然传播由生物学家领导娜奥米·吉尔伯特以及丹尼尔·穆拉托雷，我们的国际团队演示了病毒分流的实际作用.

团队从一条覆盖亚热带大西洋数百英里的厚氧带中采集了样本。在这个地区，部分地区萨加索海，被称为前叶球菌在海洋光合作用中占主导地位，每毫升海水中有近5万到10万个细胞。这些前叶球菌可以被病毒感染。

通过测序群落RNA——细胞内携带遗传指令的分子——我们的团队能够同时观察到几乎所有病毒及其宿主都在尝试做什么。

我们发现，这片富含氧气的海洋区域的病毒感染率大约为四倍高相比于周围海洋的其他区域，蓝藻繁殖速度较慢。我们观察到的病毒导致大规模感染前叶球菌.

病毒攻击细胞并泄漏有机物，细菌吸收并利用这些物质为新生长提供能量。细菌通过呼吸排出碳，释放氮为铵。

而这种氮似乎在刺激光合作用和更多生物的生长前叶球菌细胞的产生量增加，形成氧带。

病毒感染对生态系统产生了影响。

理解微观世界很重要

病毒可能对人类和动物健康造成急性、慢性甚至灾难性的影响。但这项新研究得益于国家科学基金会支持的公海考察，补充了越来越多的研究成果病毒是生态系统运作的核心角色，包括扮演在深海中储存碳.

我们生活在一个不断变化的星球上。监测和应对环境变化需要理解驱动全球过程的微生物及其机制。

这项新研究提醒我们，深入探索微观世界的重要性——包括塑造微生物命运的病毒生命以及地球系统的工作原理。

史蒂文·威廉微生物学教授，田纳西大学以及约书亚·韦茨，生物学教授，马里兰大学

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