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新研究 海裡有近20萬種病毒

Tara海洋科學考察隊蒐集從海面至海洋深處、從南極到北極各處海水的樣本,約90%群類無法歸入任何已知的病毒類別,也就是說它們是全新的種類。(123RF)
Tara海洋科學考察隊蒐集從海面至海洋深處、從南極到北極各處海水的樣本,約90%群類無法歸入任何已知的病毒類別,也就是說它們是全新的種類。(123RF)

【記者張妮/編譯】新一份研究估計全球海洋中病毒有近20萬種,是以前研究估計數量的12倍多。該研究稱,一公升沿岸海水中所含的病毒數量比全球人口數量還多。

2015年該研究組分析記錄的海洋中病毒種類只有5,476種;2016年更新為15,222種。這份今年剛發表在《細胞》(Cell)雜誌的研究,一下子飆升到195,728種,是2016年分析結果的12倍多。

該研究使用的是來自Tara海洋科學考察隊(Tara Expedition)收集的海水樣本。Tara項目位於巴黎,旨在研究氣候變化的影響,和世界範圍內海洋面臨的生態危機,派雙桅縱帆船蒐集從海面至海洋深處、從南極到北極各處海水的樣本,目前已完成11次遠征任務。

最新這份研究包括了2015年和2016年那兩份研究所沒有用到的、來自北極的43個樣本。約40%的新病毒種類來自這些新樣本。其餘的來自對以前所用樣本的重新分析。

比利時天主教魯汶大學(Catholic University of Leuven)微生態學家、這份研究的主要作者之一Ann Gregory向科普媒體Quantamagazine介紹說,新研究所用的算法跟之前比改進了很多;另外他們團隊重新定義了病毒的分類。

病毒算「活的」嗎?

Gregory說,把病毒按「種類」(species)劃分存在爭議,因為病毒進行無性繁殖,而且互相之間以及和宿主之間頻繁交換DNA,加上病毒不存在獨立繁衍所需的機制,所以一些生物學家甚至不認為病毒是「活的」。

因此,他們團隊把存在95%以上相同DNA的病毒歸為一個「群類」(population),這樣分析得到總共近20萬個群類的病毒。

其中約90%的群類無法歸入任何已知的病毒類別,也就是說它們是全新的種類。

全球五大病毒環境

研究者們發現所有病毒基於溫度和深度可對應於五大區域環境:北極、南極、溫帶和熱帶海面、溫帶和熱帶海面以下,以及深海。每一個環境中的病毒,都發展出了適應那種環境的基因組特性。

「溫度是最大的群組結構預測指標。」這份研究的另一位主要作者、俄亥俄州大學(Ohio State University)的Ahmed Zayed說,不同的溫度支持著不同的微生物宿主群體,因此,病毒也跟著做出適應性改變。

北極竟是病毒多樣性熱點

從全球來看,這份研究的觀察結果似乎與現有的生態多樣性分布認知有些不同。「人們認為赤道多樣性最大,向兩極遞減。」Zayed說,這份研究看來,赤道的多樣性的確多了起來,但是北極也發現了令人驚訝的多樣性。

研究員Matthew Sullivan說:「我們對北極的多樣性感到驚訝,這很重要,因為由於氣候變化,這裡成了全球變化最快的水域之一。」

構成那些菌類的碳元素就釋放到海裡,有些碳最後被困在深海之中。(123RF)病毒進行無性繁殖,而且互相之間以及和宿主之間頻繁交換DNA,加上病毒不存在獨立繁衍所需的機制。(123RF)

Gregory說,需要進一步研究了解這個問題的答案,他猜想這與北極冷水裡較小的宿主細胞有關係。「宿主小意味著有更多的宿主,也意味著病毒有更多機會發展。」

病毒對全球生態碳循環的重要性

沒有參與這份研究的微生物學家、不列顛哥倫比亞大學的Curtis Suttle說,病毒在全球生化循環,包括碳循環中起著重要的作用。因此,這份數據的公布,對人類社會很有幫助。

Suttle說,海洋目前吸收大約一半的人類活動碳排放量,並在持續增長。病毒會影響海洋的碳吸收。他說,每天全球約有20~40%的菌類被病毒殺死,細菌被感染後細胞壁破裂。「構成那些菌類的碳元素就釋放到海裡,有些碳最後被困在深海之中。」

一些學者認為將來病毒可用於影響碳循環,減少大氣中二氧化碳的含量。就像現在醫療領域用噬菌體療法對付抗藥性病菌一樣,Zayed把這種想法稱為「對環境使用的噬菌體療法」,承認其存在潛在風險。◇