以病毒为食:这个首次发现的现象,终于填补了食物链的空缺
2020年10月23日  |  来源:环球科学   |  阅读量:4889

不论是对于皮胆虫还是聚胞动物研究来说,这都是激动人心的发现。一方面,聚胞动物长3~10微米,是动物和真菌的近亲,与海绵的鞭毛细胞(choanocyte)有着惊人的相似之处。另一方面,皮胆虫长度不到3微米,且自发现以来,科学家都未弄清皮胆虫的膳食是什么,毕竟如前所述,它们的“嘴”可吃不下细菌。

“病毒含有丰富的磷和氮,或许能给皮胆虫和聚胞动物的伙食增添一些重要的营养元素。”毕格罗海洋科学实验室的生物信息学家朱莉娅·布朗(Julia Brown)指出。既然病毒不只消灭其他生物,还会反被其他生物消灭,在食物链中缺少的那一个节点,如今也能补上了。

填补生态圈空缺

对于像斯特潘纳乌斯卡斯这样的海洋微生物学家来说,这项研究提出了一个很重要的问题:既然原生生物能直接调控病毒的数量,这对海洋生态圈来说,这意味着什么?此前,最常用于解释海洋中病毒的角色的模型是“病毒分流模型”(viral shunt model),即病毒能够入侵并裂解海洋中的微生物,将它们以可溶性有机物(dissolved organic matter)的形式送回食物链底端。

考虑到新研究的结果,论文的作者团队认为,要想解释海洋中生物和病毒的动态平衡,不只有“病毒分流模型”这一个办法。以往的模拟研究显示,这类简单的病毒-宿主-捕食者(virus-host-consumer)模型最后都会导致病毒和微生物之间激烈的资源竞争,从而导致其中一方的胜利和另一方的消失。而这次发现的原生生物能直接噬食病毒的证据,实际上稳定了这三者之间的交互,维持了平衡。

斯特潘纳乌斯卡斯研究团队的最新发现则支持了“病毒穿梭模型”(viral shuttle model)。这个模型提出,原生生物食用病毒,能直接将病毒含有的有机材料从食物链底层向上输送;而病毒本身裂解其宿主,则将这些生物的有机材料送往食物链底层。这样一来,病毒就担任了食物链中的“穿梭车”,帮助维持海洋环境中的养料平衡。团队指出,过往已经有研究支持了这个新增“病毒连接”的存在。例如,2016年发表于《自然》的一项研究发现,病毒DNA与向食物链上方输送的有机物呈正相关,也就是说,病毒的确可能在食物链中担任“输送养料”的“穿梭车”。

“病毒穿梭模型”的简化图;在这个模型中,病毒既将其宿主裂解成溶解有机物,送至食物链底端,又被小型浮游生物(例如皮胆虫和聚胞动物)食用,将自身包含的有机物送至食物链上端。(制图:罗丁豪)

研究团队表示,这项新结果并不是终点。知道有原生生物能以病毒为食,可以给我们提供“一个新的思考方向”。然而,这只是新研究方向的一个起点;要阐明病毒在海洋生态中的角色,我们仍需大量的研究。但现在我们总算知道,就连“感染一切”的病毒,也会沦为小小单细胞生物的晚餐,在大自然的动态平衡中,没有谁可以成为漏网之鱼。

参考文献:

[1] Wu, K. (2020). There are more viruses than stars in the universe. Why do only some infect us? National Geographic. 16 April, 2020. Retrieved 29 September, 2020 from: https://www.nationalgeographic.co.uk/science-and-technology/2020/04/there-are-more-viruses-stars-universe-why-do-only-some-infect-us.

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