病毒的天敌

文/袁越

一场全球疫情，为大众普及了关于病毒的基础知识。这是一种介于生命和非生命之间的物质形式，寄生是其唯一的生存方式。病毒和宿主之间的关系完全符合进化论的预言，即某类宿主的数量越多，被病毒入侵的概率往往也就越高。所以我们可以把病毒看成是某种生态警察，它们通过感染并杀死强势物种来为弱势物种腾出生存空间，以此来维持地球生态系统的生物多样性。

在任何一个健康社会里，警察的权力同样也要受到制约，地球生态系统当然不能例外。但是，迄今为止科学家们尚未发现任何一种生物以病毒为食，这就不能不让人感到疑惑了。病毒虽然结构极其简单，但也都有一个蛋白质外壳，里面包裹着核酸物质，两者都属于大分子有机化合物，都是有营养的。单个病毒的体量虽然很小，但病毒的总数很大。研究表明，一升海水中含有超过1000亿个病毒颗粒，一公斤干燥泥土中的病毒数量甚至还要再多出10倍以上，所以病毒理论上完全有可能成为某种单细胞生物的晚餐。

既然如此，为什么科学家们至今尚未找到拿病毒当饭吃的生物呢？答案就在于病毒的体积实在是太小了，科学家们很难观察到细胞吃病毒的过程。为了解决这个问题，美国比奇洛海洋科学研究所（Bigelow Laboratory for Ocean Sciences）的拉姆纳斯·斯特帕纳斯卡斯（Ramunas Stepanauskas）博士决定另辟蹊径，通过分析宿主DNA序列的方式来间接地回答这个问题。

首先，研究人员从美国缅因州和西班牙加泰罗尼亚的沿海海域提取了一些海水样本，从中分离出了分属10个不同亚型的1698只原生生物（Protist）。原生生物是一个较为笼统的称谓，包含所有那些不能被归类于植物、动物或真菌的真核生物。大部分原生生物都是单细胞的，它们广泛分布于江河湖海之中，形态多样，功能各异，科学家们对它们所知有限，充满了未解之谜。

斯特帕纳斯卡斯博士是比奇洛研究所单细胞基因组研究中心的主任，他和同事们运用了一套全新的单细胞基因组测序技术，把这1698只原生生物体内含有的所有DNA序列全都测了出来，发现这些DNA可以按照来源的不同分成三类。第一类是原生生物本身的基因组，占比不大。第二类是海洋细菌的DNA，占比在19%～48%之间，它们很可能就是原生生物的晚餐。第三类是各种病毒DNA，占比在35%～51%之间。基因序列分析表明，这些病毒大部分都是噬菌体病毒，说明它们很可能是随着被吃掉的细菌而进入了原生生物的体内。

然而，领鞭虫（Choanozoan）和皮胆虫（Picozoan）这两个亚型的个体和上述情况有很大的不同。所有属于上述这两个亚型的原生生物个体内均只含有病毒DNA，几乎不含任何细菌DNA，说明这两种原生生物是不吃细菌的。除此之外，这些病毒DNA的种类非常多样，不太可能是入侵原生生物的病毒。要知道，病毒和宿主之间的关系是非常专一的，没有理由相信那些五花八门的病毒都同时具备入侵原生生物的能力，所以科学家们猜测这些病毒都是原生生物主动吞下去的，它们是后者的晚餐。

斯特帕纳斯卡斯博士将研究结果写成论文，发表在2020年9月24日出版的 《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）杂志上。这是目前发现的第一个以病毒为食的案例，具有划时代的意义，如果最终被证实的话，将改写人类对于地球生态的理解，重新构建一条全新的海洋食物链。 原生生物生物技术新冠dna科学科普生命八卦疫情