我們都知道，海洋中存在“藻類—原生生物—魚類”的經(jīng)典食物鏈，一直以來，病毒似乎處于經(jīng)典食物鏈之外，最近科學(xué)家終于發(fā)現(xiàn)了原生生物以病毒為食，從而讓病毒進(jìn)入了經(jīng)典食物鏈。

據(jù)媒體報(bào)道，在美國緬因州的海灣和地中海里，研究人員共采集了1698個(gè)原生生物樣本，并對這些樣本進(jìn)行了DNA序列分析。他們采用了單細(xì)胞基因組分析，其測序結(jié)果可以說明微生物和病毒是否存在。結(jié)果表明，在51%的來自緬因海灣的原生生物樣本，以及35%的來自地中海的樣本中，都檢測到了病毒DNA，且在皮膽蟲和聚胞動(dòng)物兩類原生生物的樣本中，每一個(gè)個(gè)體都含有病毒DNA。這使得科學(xué)家終于有證據(jù)證明噬食病毒的原生生物的確存在。其研究結(jié)果發(fā)表在《微生物學(xué)前沿》上。

這在業(yè)內(nèi)被譽(yù)為是“改寫海洋食物鏈”的發(fā)現(xiàn)。那么，什么樣的生物以病毒為食，科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)的，病毒為什么對它們沒有傷害呢?

生物學(xué)家一直在尋找噬食病毒的生物

一直以來，病毒似乎只感染并裂解殺死生物，而不會(huì)被生物當(dāng)成食物，這看上去不合常理。因此生物學(xué)家一直在尋找噬食病毒的生物。

中國海洋大學(xué)生命學(xué)院副教授梁彥韜在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)介紹，1993年，加拿大科學(xué)家柯蒂斯·薩特爾院士課題組發(fā)現(xiàn)，病毒和相似尺寸的熒光顆粒物能夠被原生生物捕食的現(xiàn)象，他們將病毒和小球用熒光標(biāo)記，然后加入原生生物，檢測海水中病毒和熒光小球被清除的速度，以反映病毒被原生生物捕食的效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大顆粒病毒更容易被原生生物捕食和消化。并且病毒可能貢獻(xiàn)了原生生物食物中0.2%—9%的碳、0.3%—14%的氮、0.6%—28%的磷。后續(xù)一些研究也發(fā)現(xiàn)，某些原生生物可以捕食病毒，并且可以在捕食細(xì)菌的同時(shí)將細(xì)菌體內(nèi)和表面的病毒同步攝食到體內(nèi)。但目前這方面的研究還非常有限。

“目前發(fā)現(xiàn)，病毒主要是被進(jìn)食‘器官’比較小的原生生物捕食。一般來說，病毒大小在100納米左右，能吃病毒的原生生物進(jìn)食‘器官’的大小是病毒大小的10倍左右。”梁彥韜說，此前其他科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，皮膽蟲進(jìn)食“器官”非常小，大小不足以吃下細(xì)菌，吃下病毒倒是綽綽有余。因此推測這類原生生物可能直接吞噬捕食病毒。

此次報(bào)道中，研究人員在多類不同原生生物的單細(xì)胞基因組中都檢測到了病毒DNA序列，尤其在聚胞動(dòng)物和皮膽蟲兩類原生生物體中，病毒序列的數(shù)量比較高。此外，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，這兩類原生生物體內(nèi)含有大量病毒DNA序列，細(xì)菌DNA序列卻較少。這就排除了“搭便車”的可能性——有些原生生物可能以細(xì)菌為食，病毒噬菌體會(huì)寄生在細(xì)菌中，從而隨著細(xì)菌被原生生物吃掉。

它們吃病毒為什么沒被病毒反殺

“此前科學(xué)家們認(rèn)為，原生生物可能通過吞噬的方式將細(xì)菌等微生物顆粒攝入體內(nèi)，并在吞噬細(xì)菌、微藻的同時(shí)將它們細(xì)胞表面和細(xì)胞里的病毒攝入體內(nèi)。”梁彥韜說，而此次研究結(jié)果推測，皮膽蟲和聚胞動(dòng)物兩類原生生物可能直接吞噬捕食病毒，這是獨(dú)立于病毒隨微生物被原生生物捕食以外的另一個(gè)原生生物捕食病毒的途徑。

說到此，可能有讀者會(huì)問，人類感染病毒都會(huì)生病，這些原生生物還把病毒吃下去，難道不會(huì)對它們產(chǎn)生危害嗎?想知道這個(gè)問題的答案，就需要了解一下病毒的生活習(xí)性了。

梁彥韜說，病毒是一類嚴(yán)格依賴宿主細(xì)胞專性寄生的生命形式，每類病毒都具有非常嚴(yán)格的宿主范圍，僅有非常少的病毒能夠跨不同種屬感染不同的生物。

海洋里，每毫升海水中有上千萬個(gè)病毒，并且這些病毒的種類可能高達(dá)幾十萬種。但目前的研究表明，這些病毒絕大多數(shù)只感染細(xì)菌和微藻，而海洋中感染原生生物的病毒數(shù)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于感染細(xì)菌和微藻的病毒。“因此，盡管這幾類原生生物可能攝食了非常多的病毒顆粒，但這些病毒大多數(shù)不是感染這類原生生物的病毒，所以不會(huì)對這些吃病毒的原生生物造成危害。”梁彥韜說。

不僅僅是食物鏈被補(bǔ)全這么簡單

這是一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。

“病毒含有豐富的磷和氮，或許能給皮膽蟲和聚胞動(dòng)物的伙食增添一些重要的營養(yǎng)元素。”美國畢格羅海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的生物信息學(xué)家朱莉婭·布朗指出，既然病毒不只消滅其它生物，還會(huì)反被其它生物消滅，那么在食物鏈中缺少的那一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如今也能補(bǔ)上了。

不過這次發(fā)現(xiàn)的意義真的僅僅是補(bǔ)全食物鏈嗎?梁彥韜認(rèn)為，發(fā)現(xiàn)病毒被捕食的現(xiàn)象和能夠捕食病毒的原生生物，使人們對病毒重新進(jìn)入比較高營養(yǎng)級的原生生物乃至經(jīng)典的“藻類—原生生物—魚類食物鏈”有了新的認(rèn)識，這項(xiàng)最新研究將病毒被原生動(dòng)物捕食這一新的途徑命名為viral link，這個(gè)途徑與之前對病毒生態(tài)作用的普遍認(rèn)識(Viral shunt)有所不同。

梁彥韜表示，此前病毒在海洋生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用主要是通過裂解細(xì)菌和微藻，釋放溶解有機(jī)物和無機(jī)物到海水中，而這些溶解有機(jī)物和無機(jī)物又可以被細(xì)菌和藻類重新利用，形成一個(gè)微食物環(huán)，從而減少有機(jī)營養(yǎng)向經(jīng)典食物鏈的傳輸。而這個(gè)關(guān)于Viral link的新認(rèn)識，不但可以增進(jìn)人們對海洋中的微生物復(fù)雜相互作用和微食物環(huán)的認(rèn)識，還可以使人們對海洋中碳、氮、磷、硫等元素的循環(huán)有新的認(rèn)識。而海洋中的微生物顯著影響著海洋的碳、氮、磷、硫等元素和能量循環(huán)，這不但對于維持生態(tài)系統(tǒng)的健康非常重要，還可以通過海洋碳匯的作用對全球氣候變化產(chǎn)生影響。

正如研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)新結(jié)果并不是終點(diǎn)。知道有原生生物能以病毒為食，可以給人們提供“一個(gè)新的思考方向”。然而，這只是新研究方向的一個(gè)起點(diǎn)，要闡明病毒在海洋生態(tài)中的角色，仍需科學(xué)家大量的研究。

但能夠確定的是，就連“感染一切”的病毒，也會(huì)淪為小小單細(xì)胞生物的晚餐，在大自然的動(dòng)態(tài)平衡中，沒有誰可以成為漏網(wǎng)之魚。

本報(bào)記者 付麗麗

關(guān)鍵詞： 原生生物 病毒