海洋中最常见的有机体的DNA中含有病毒

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　海洋中最常见的有机体是一个叫做SAR11的单细胞海洋细菌家族。



这些呈橙色病毒的附着在灰色SAR11海洋细菌的膜泡上，这就是本次研究的对象


我们现在看到的这一类有机体的繁荣，也许是因为它们的DNA中寄宿着病毒。5月份发表在《Nature Microbiology》上的一项研究可能会对病毒的生存策略有新的认识。


华盛顿大学海洋学家发现，一种海水细菌，远洋杆菌（Pelagibacter，SAR11），携带一种独特的病毒。这种病毒大部分时间都在宿主的DNA中休眠，但偶尔会爆发感染其他细胞，同时携带宿主的一些遗传物质。


“许多细菌的基因组中都存在病毒。但是人们并没有在这些海洋中最丰富的生物中发现它们。”


这种病毒的双管齐下的生存策略与其他生物体中发现的类似策略不同。病毒潜伏在宿主的DNA中，随着细胞的分裂而被复制，但由于尚不清楚的原因，这些原本蛰伏在DNA种的病毒也会复制，并从其他细胞中释放出来。


这项新的研究表明，多达3%的SAR11细胞拥有具有增殖、分裂或裂解能力的病毒，这一比例远远高于大多数其他寄主基因组中的病毒。这会产生大量的自由病毒，可能是其生存的关键。


“海洋中的病毒数量是细菌数量的10倍，”Morris说。“了解如何维护这么大的数量非常重要。病毒如何存活？如果它们杀死了它们的宿主，在降解之前如何找到另一个宿主？”
这项研究可以促进基础研究，有助于澄清宿主病毒在其他环境中的相互作用。


Morris说：“如果你研究细菌中的一个系统，这个系统更容易操作，那么你就可以理清基本的机制。说它最终有助于生物医学应用并不过分。”


华盛顿大学海洋学小组在2019年发表过一篇论文，研究包括SAR11在内的海洋浮游植物如何使用硫。这使得研究人员能够培育出两种新的海洋生物菌株，并利用最新的基因技术分析出一种新菌株NP1。


新文章的合著者Kelsy Cain在2017年7月的一次研究巡游中在俄勒冈州海岸采集了样本。她将海水稀释了几倍，然后用含硫物质在实验室里培育样本——对于那些喜欢在海水中生存的生物来说，这是一个艰难的过程。


研究小组随后在西雅图的UW PacBio测序中心对该菌株的DNA进行了测序。


Morris说：“在过去，我们应该获得一个完整的基因组，但这次让我们困惑了”


研究人员发现，一种病毒使基因组测序的任务复杂化了。然后他们发现病毒不仅仅存在于那个单一的菌株中。


“当我们去培育NP2对照培养物时，你看，还有另一种病毒，”Cain说。他于2019年毕业，获华盛顿大学海洋学学士学位，现在在华盛顿大学的一个研究实验室工作。


Cain的实验表明，当细胞失去营养时，病毒向复制细胞和破裂细胞的转变更为活跃，最多能溶解30%的宿主细胞。作者认为，这些跟病毒搭便车的细菌基因可以帮助其他SAR11在营养不良的条件下保持竞争优势。


原文检索：Lysogenic host–virus interactions in SAR11 marine bacteria