研究表明,Choanozoan和picozoan海洋原生生物可能以病毒为食

作者Mischa Dijkstra,前沿万博亚洲体育科学作家

科学家利用单细胞基因组学证明了两组鲜为人知的海洋原生生物经常吞食病毒。他们假设这可以吸收磷和氮——也就是说,利用病毒作为食物。这一发现对我们理解海洋食物网和碳循环具有重要意义。

病毒存在于天文数字地球上到处都是,从大气到海洋的最深处。出人意料的是,考虑到病毒的丰度和营养丰富,无生物被称为使用它们作为食物。在万博亚洲体育微生物学前沿在美国,研究人员首次公布了令人信服的证据,表明两组生态上重要的海洋原生生物,choanozoans和picozoans,是病毒捕食者,通过吞噬作用(即吞噬)来捕获它们的“猎物”。

“我们的数据显示,许多原生生物细胞中含有的各种各样的非感染性病毒,但不滋生细菌,有力的证据,他们是在病毒而非细菌喂食DNA。这来作为一个大惊喜,因为这些研究结果违背的海洋食物网的病毒和原生生物的作用目前占主导地位的观点,”通讯作者博士Ramunas Stepanauskas,单细胞基因组学中心主任比奇洛实验室海洋科学说东布斯贝,美国缅因州。


单细胞基因组学揭示了海洋单细胞生物所消耗的病毒
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Stepanauskas和他的同事在两个地点进行了表面海水采样:2009年7月在美国缅因州湾的西北大西洋,以及2016年1月和7月在西班牙加泰罗尼亚附近的地中海。他们使用现代单细胞基因组学工具对水中1698个原生生物的DNA进行了测序。每一个产生的单扩增基因组(SAGs)都由单个原生生物的基因组组成,有或没有相关的DNA:例如,来自共生体、摄取的猎物,或附着在其外部的病毒或细菌。这项技术非常敏感,但并不能直接显示原生生物与其同类生物之间的关系类型。

研究人员发现了一系列的原生生物,包括肺泡类、链藻类、叶绿素类、cercozoans、picozoans和choanozoans。来自缅因湾的19%和地中海的48%与细菌DNA有关,这表明这些原生生物以细菌为食。更常见的是病毒序列,发现在缅因州海湾51%的凹陷和地中海35%的凹陷中,每个原生生物的频率为1-52种病毒。大多数来自已知的感染细菌的病毒——大概代表原生生物的细菌猎物中的寄生虫。

但choanozoans和picozoans,只发生缅因湾的样品中,是不同的。这些群体,这两者都不具有叶绿体,鲜为人知。Choanozoans(3-10微米;也称为领鞭毛虫),是伟大的进化兴趣,动物和真菌的最接近生活的亲属。这种微小的(最多3μ)picozoans首次发现二十年前,最初被称为picobiliphytes。到现在为止,它们的食物来源是一个难题,因为他们的馈送设备太小细菌 - 但充足的病毒,其中大部分是小于150纳米。

在choanozoan和picozoan骤降的每一个都与噬菌体和CRESS-DNA病毒的病毒序列相关,但大多是没有任何细菌的DNA,而跨物种的巨大差异中发现相同的序列。

“这是非常不可能的,这些病毒能够感染所有它们被发现的原生生物的,”朱莉娅·布朗博士在比奇洛实验室海洋科学研究员和共同创作上的研究报告说。

作者的结论是choanozoans和picozoans可能经常吃的病毒。

“病毒是含有丰富的磷和氮,并有可能是一个很好的补充富含碳的饮食,可能包括蜂窝猎物或富含碳的海洋胶体,”布朗说。“病毒从水中去除可以降低可用来感染其它生物体的病毒的数量,同时也穿梭更高食物链的病毒颗粒内的有机碳。未来的研究可能会考虑消耗原生生物的病毒是否积累自己的基因组内的病毒猎物的DNA序列,或者考虑如何保护自己免受感染“。

收集缅因湾表层海水。图片:A. Stepanauskas和合著者
图片:A. Stepanauskas和合著者

来源文章:单细胞基因组学揭示了海洋单细胞生物所消耗的病毒

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