导 读
一群人研究微生物群落如何响应土壤变暖而变化，却不小心发现细菌大小的16种巨型病毒，这尺寸是其他病毒的数百倍！这些巨型病毒有什么奥秘？会不会颠覆我们对目前陆地生态系统的理解？拭目以待！
编译/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家）
原题：Rare and Diverse GiantViruses Unexpectedly Found in a Forest Soil Ecosystem
网址：https://www.umass.edu/newsoffice/article/rare-and-diverse-giant-viruses
联络人：Jeff Blanchard
时间：2018年11月19日
生物学家杰夫·布兰查德（Jeff Blanchard）戴着帽子跪在中心，收集哈佛森林学生围绕在土壤样本周围。照片由哈佛森林/安德鲁·麦克德维特（Andrew McDevitt）提供
马萨诸塞州阿默斯特市——直到最近，科学家认为病毒大多是小的传染性病原体，与典型的细菌和人类细胞相比，这种病毒很小。因此，想象一下，当马萨诸塞大学阿默斯特分校的生物学家杰夫·布兰查德（Jeff Blanchard）和博士生劳伦·阿尔蒂奥（Lauren Alteio）与美国能源部（DOE）联合基因组研究所（JGI）的其他人一起，在马萨诸塞州彼得舍姆的哈佛森林的土壤中发现了巨型病毒——相对而言，与梅西的感恩节游行气球的大小相当。
布兰查德说：“我们不是在寻找巨型病毒，我们的目标是直接从环境中分离细菌，以了解微生物群落如何响应土壤变暖而变化。”
布兰查德解释说，对于这项工作，研究人员将微生物细胞从土壤中悬浮在温和的清洁剂溶液中，加入无毒的DNA结合染料，然后使用荧光激活细胞分选（FACS）分离单个细胞。他指出，巨型病毒，其大小是其他病毒的数百倍，其基因组非常大，并且由于它们的大小与细菌相似，因此被这种方法捕获到了。
（图片来自于https://courses.lumenlearning.com/microbiology/chapter/viruses/，中文为编译者所加）
加州核桃溪JGI的一位合作者和高级科学家坦贾·沃克(Tanja Woyke)建议他们采用一种新的策略，即微型基因组学，在测序和组装基因组之前，将细胞放入小池中。布兰查德报告说，这导致了来自2000多个单个细胞和/或粒子的DNA序列。在小池里，他们发现了16种新的巨型病毒，这是'一个奇妙的惊喜和非常令人兴奋的新科学，'他补充说。
发表在《自然通讯》的论文由JGI生物信息学家弗雷德里克·舒尔茨（Frederik Schulz）和与阿尔蒂奥共同作为第一作者，舒尔茨帮助阿尔蒂奥在微型基因组学数据中识别了新的土壤细菌和古细菌，他说：“我们在土壤中发现了所有这些巨大的病毒基因组，这一事实尤其耐人寻味，因为前面描述的大多数巨型病毒都是在水生生境中发现的。从单个采样点生成的宏基因组学数据比我迄今为止看到的任何其他数据集所包含的新巨型病毒基因组要多得多。”
布兰查德补充道，'我们的研究通常侧重于土壤变暖的影响，但这种新的小型基因组学方法发现了我们通常不与土壤相关的物种群中一系列病毒和细菌生物多样性。有许多谜团，我们将跟进。
舒尔茨指出：“在这项研究中，我们发现了16个不同的巨型病毒基因组，但我们只是在抓表面。如果我们在同一地点取样更多，这个数字将很容易翻倍、三倍甚至四倍。”作者说，结果表明，使用新方法“可以带来关键性的发现”。
巨型病毒的发现与在UMass Amherst校区东北约28英里的研究森林中进行了多年的长期土壤变暖实验有关，在那里几个试验小区上约4英寸（10厘米）处埋有类似于用来防止足球场冻结的电缆。布兰查德说，电缆使土壤表面的温度比环境温度高5摄氏度，从而形成了一个人工气候变化的室外实验室。
他说，在大多数巨型病毒研究中，研究人员培育出一个原生生物或变形虫宿主，这种宿主能吸引通常感染它的病毒，这是一个劳动密集型的过程。他指出：“它们很难处理，只有那些生长在宿主中的病毒才会被培养。有数以百万计的潜在寄主物种，不可能对所有物种都使用这种方法。相比之下，直接从环境中分离细胞并使用微型元基因组学方法可以以较低的成本获得基因组数据。”
布兰查德说：“坦贾因以从环境样品中对难以培养的生物的基因组测序而闻名，她的直觉是，如果我们采用这种新方法，将会揭示新的生命分支。”“使用这种方法时，我们不知道巨型病毒的外观；等分类后可以在将来的研究中尝试重复实验，，研究这些栗子是啥样子。”
UMass Amherst微生物学家补充说：“我们不仅发现了许多新的巨型病毒，而且还用一小撮土壤做到了。一次对这些病毒进行特征描述将是一件很不错的事情，这其中有很多技巧和艺术。但这将是一个长达数年的项目。一次找到16个巨型病毒有点让人不知所措，它们没有一个是相同的。你想想世界上所有的土壤，如果每克土壤中有一万种细菌，大约一茶匙，想象一下那里有多少新的巨型病毒。”
沃克补充说：“对我来说，这项研究中最有趣、最令人大开眼界的部分是大量未衣壳土壤基因组中发现的主要衣壳蛋白的数量和多样性，就像巨大病毒的条形码一样。随着许多令人兴奋的土壤微生物组计划的进行，土壤元基因组的深度测序正在彻底改变我们对这一非常重要的陆地生态系统的理解，但我们的数据强调，这个谜团仍然有许多遗漏的难题。”
沃克补充道，'对我来说，这项研究最有趣、最令人大开眼界的部分是主要辣椒蛋白的数量和多样性，它就像巨型病毒的条形码，存在于未组装的土壤元基因组中。土壤元基因组的深层测序正在彻底改变我们对这个非常重要的陆地生态系统的理解，许多令人兴奋的土壤微生物群学活动正在进行中，但我们的数据强调，这个谜团仍然有许多缺失的部分。
科学家给这些新物种起了一个能反映其森林起源的名称，例如“达索病毒（Dasovirus）”（在希腊语中“ daso”代表森林）和“土壤病毒”（Solumvirus）(solum是拉丁语的土壤)。他们还提议命名用“哈佛病毒”来纪念哈佛森林。
布兰查德及其同事得到了国家科学基金会和能源部（DOE）对这项工作的资助，而阿尔蒂奥则获得了能源部科学院奖学金，与舒尔茨和沃克一起在DOE JGI工作。
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