在复杂的海洋生态系统中，巨型病毒如今被认为是生态平衡和碳循环的新驱动力。迈阿密大学罗森斯蒂尔学院的研究人员在《自然 npj 病毒》杂志上发表的一项新研究拓宽了我们对这些巨型病毒的认识，揭示了230个新的基因组和数百种此前未发现的蛋白质。
单细胞藻类弗洛伦西埃拉（Florenciella）被巨型病毒感染。我们可以看到巨型病毒从弗洛伦西埃拉细胞中破壳而出，其六边形的衣壳包裹着病毒的遗传物质。
该研究的主要作者本杰明·明奇 (Benjamin Minch) 使用了一种名为 BEREN（从环境宏基因组中恢复真核病毒的生物信息学工具）的新型基因组挖掘工具，从九项全球海洋调查收集的海洋宏基因组数据集中提取病毒序列。
研究发现，这些巨型病毒以微生物食物网的重要组成部分为目标，包括藻类和鞭毛虫。感染后，这些微生物宿主可以有效地进行重编程。在某些情况下，这种重编程可以增强宿主的代谢能力，编码控制核心碳代谢和ATP生成的基因。
但研究小组最令人惊讶的发现之一是九种与光合作用相关的新蛋白质，这表明这些病毒能够劫持宿主的能量处理能力。此外，还发现了一些蛋白质编码了曾被认为细胞生命独有的酶，这挑战了我们此前对病毒在全球食物链中作用的理解。
“通过更好地了解巨型病毒在海洋中的多样性和作用，以及它们如何与藻类和其他海洋微生物相互作用，我们可以预测并可能控制有害的藻华，这种现象对佛罗里达州乃至全世界的人类健康都构成威胁，”该研究的共同作者、海洋生物与生态学系助理教授穆罕默德·莫尼鲁扎曼（Mohammad Moniruzzaman）说道。“巨型病毒通常是许多浮游植物死亡的主要原因，而浮游植物是支撑海洋生态系统和食物来源的食物网的基础。巨型病毒中发现的新功能可能具有生物技术潜力，因为其中一些功能可能代表着新型酶。”
研究结果表明，巨型病毒不仅仅是海洋生态系统中的被动参与者，它们更是影响海洋生物多样性、微生物进化，甚至与碳循环相关的气候调节过程的动态工程师。
一些病毒中发现的代谢和光合作用基因表明它们可能增强宿主的复制能力，有效地重塑微观生命并影响全球能量流动。
巨型海洋病毒的研究是一个快速发展的领域。了解它们的多样性和生态作用将有助于更全面地理解海洋健康及其对全球碳循环的影响。
完整的数据集、基因组注释和BEREN 软件可供公众使用。
这项新研究发表在《自然·新病毒》杂志上。
