圖片：Metchnikoff在1886所繪製的領鞭毛蟲插圖(圖片引自維基共享資源)。
病毒作為海洋生態系統相互作用的調節者─GEOMAR科學家展示了病毒在海洋中作用的新圖像
(原始文章： Viruses as modulators of interactions in marine ecosystems GEOMAR scientists show a new picture of the role of viruses in the ocean https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190926114005.htm )
摘譯者：嚴融怡
病毒在過去以來主要被認為是會導致死亡的病原體。但是，科學家現今正在展示病毒如何影響海洋生物捕食者的生物學。這為病毒在海洋生態系統中的一般作用提供了新的思路。 為了獲得這些見解，科學家們整合了一套創新的高科技方法，這些方法在過去海洋生態系統研究當中還尚未同時應用。
海洋不僅容納鯊魚或虎鯨這類大型捕食者。即使在微觀領域，某些單細胞物種也會消耗其他物種。領鞭毛蟲屬於這些單細胞捕食者。它們廣泛分佈在海洋中，以細菌與小藻類為食 。領鞭毛蟲(Choanoflagellates)被認為相當接近動物，而且可以轉變為多細胞狀態的單細胞原生生物。因此，科學家經常對它們進行研究以了解像我們這樣的多細胞生物是如何形成的。
由Alexandra Z. Worden教授（德國基爾市亥姆霍茲海洋研究中心GEOMAR/美國蒙特雷灣水族館研究所MBARI）帶領的研究團隊在經過多年的研究後，已能在這些單細胞捕食者當中檢 測到巨型病毒的基因組。該病毒的基因組大小和基因數量與小型細菌相當。比基因組尺寸更令人驚訝的是它的編碼提供給宿主許多功能。這項研究剛剛發表在國際期刊《美國國家 科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。
為了進行這項研究，科學家們反複使用高科技儀器出海，他們的目標是使用雷射成像系統(laser-based visualization system)來觀察水中的所有捕食性單細胞生物。然後，他們 在稱為單細胞分選(single-cell sorting)的過程中將這些細胞與其他微生物分開。 Worden教授解釋說：『取自野外的每一個捕食者之後都進行了定序的工作-並且從某一個太平洋 樣本所分選出的單細胞生物是由一種未經培養的領鞭毛蟲佔主導地位。』
David Needham博士，作為Worden實驗室的博士後研究員/也是該報告的第一作者在同一細胞中發現了病毒的基因組序列。他表示，該病毒很奇特地對微生物的視紫質(rhodopsin)蛋 白以及相關色素的基因進行編碼，這是以前在病毒中不曾見過的一套基因。已知其他類型的視紫質系統負責鑑別脊椎動物和許多其他動物眼睛中的光線。
來自美國，加拿大和英國的GEOMAR / MBARI團隊和合作者專注於基於基因組的發現以及病毒的演化生物學和分佈，而合作團隊則位於東京大學、國立研究開發法人理化學研究所 (RIKEN)生物系統動力學研究中心和其他日本機構領導的研究生出了蛋白質的晶體結構，並證明它起著光驅動質子泵的作用。
Worden教授強調說：『總體來說，這意味著這隻作為掠食者的宿主只要被這類病毒感染，就像許多動物一樣可以利用陽光。』研究人員也開拓了人們所對於這些基因在海洋巨型病 毒中分佈的認知，並顯示視紫質蛋白可能在真核細胞(包括浮游植物和單細胞捕食者)當中具有許多特殊作用。尚待闡明的是病毒在宿主細胞中的確切作用。Worden教授總結說：『 這是運用在能量傳遞嗎？還是一種新的光感應功能，可能會推動運動或其他行為？』這些都是重要的開放性問題。
Worden團隊和合作者的這項研究是GEOMAR科學家剛剛發表有關病毒在海洋生態系統作用的兩份報告之一。另外還有一個Ute Hentschel Humeida教授的團隊則發現了細菌、感染細菌 的噬菌體和海綿之間所存在的複雜關係。即使是相鄰的海綿動物，儘管彼此都大量過濾相同的海水以捕獲食物顆粒，但它們還是各自獨特寄宿著特定物種的病毒群落。海綿中一組 豐富的噬菌體賦予共生細菌特定的蛋白質，使細菌能夠逃離宿主海綿的免疫反應。這些特定的噬菌體在包括人類在內的多種宿主相關環境當中也普遍存在。
『總之，這兩項研究顯示，我們才剛剛開始理解病毒在海洋生態系統中的作用，而且對於一般的地球生命也是如此。關於海洋病毒多樣性及其在生態系統過程中的功能意義研究才 剛剛開始。 』，GEOMAR的Hentschel Humeida教授做了總結。Worden教授強調：『這兩項研究的強大之處在於，它們闡明了野外宿主與病毒相互作用的主要新特徵-將最先進的技術 和方法帶入該領域，以研究未經培養但廣泛分布的海洋生物。這份研究為瞭解海洋群落、它們如何相互作用以及如何調控等等打開了新的大門。在我們試圖了解未來群落的變化時 ，這些因素至關重要。』
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