海洋藻类从病毒中获得“妙招”

2020-09-25 120藻类

长期以来,科学家一直认为海洋病毒总是能迅速杀死藻类,但罗格斯大学领导的研究表明,海洋藻类从病毒中获得“妙招”。它们与藻类和谐共存,只有当大量藻类已经受到压力并濒临死亡时,病毒才提供了“妙招”。

这项发表在《自然通讯》杂志上的研究可能会改变科学家对藻类(也称为浮游植物)病毒感染的看法,尤其是病毒对生态系统过程的影响,如藻类水华的形成(和衰退)以及地球上碳和其他化学物质的循环。

研究背景

“只有当受感染的藻类细胞变得有压力时,例如当它们耗尽营养时,病毒才会变得致命,”主要作者本杰明·诺尔斯说,他曾是罗格斯大学环境与生物科学学院海洋与海岸科学系的博士后研究员,现在是在加州大学洛杉矶分校。他还是罗格斯大学地球、海洋和大气科学研究所的博士后研究员。”我们认为,这种全新的感染模式在海洋中广泛传播,并将从根本上改变我们对宿主-病毒相互作用以及病毒对生态系统和生物地球化学循环的影响的看法,因为它违背了长期以来公认的病毒总是致命和杀伤细胞的经典模式。”

生物地球化学循环是指在生物体和环境中循环的碳、氧、氮、磷、钙、铁、水等必需营养元素。作为其他藻类病毒系统的模型,球藻Emiliania huxleyi是这项研究的重点,也是这一过程的核心驱动力。

海洋藻类从病毒中获得“妙招”

科学家们在实验室里研究了病毒和藻类之间的相互作用,并在挪威沿海水域进行了控制性的小型水华。他们把重点放在一种藻类的病毒感染上,这种藻类负责在地球上产生大量的氧和碳循环。一组被称为球虫病病毒的海洋病毒通常会感染并杀死1000平方英里以上的赫胥黎大肠杆菌,这可以通过地球观测卫星从太空观测到。

这些病毒最终会破坏藻类细胞,为其他生物提供能量和有机物质,从而为全球食物网做出贡献。但科学家们发现,受感染的细胞不会马上死亡。取而代之的是,受感染的细胞在数十英里的海水中繁殖和繁殖,并以协调的方式死亡。这些动态在以前的研究中已经被常规观察到,但不能用自然界中藻类宿主和病毒相互接触的速度来解释。

研究意义

“海洋藻类从病毒中获得“妙招”,藻类和病毒有一种准共生的关系,允许藻类细胞和病毒在一段时间内快乐地复制,”资深作者Kay D.Bidle说,他是罗格斯大学新不伦瑞克大学海洋和海岸科学系以及地球、海洋和大气科学研究所的微生物海洋学家。“我们认为这些新发现的动态也适用于其他跨海洋的病毒-藻类相互作用,是感染如何起作用的基础。通过将实验、理论和环境方法相结合,我们的工作为诊断其他系统中的此类感染提供了一个模板。”

Bidle说,藻类病毒的动态变化对感染的结果和碳的流动有着重要的影响,并可能导致二氧化碳被隔离或储存在深海,而不是滞留在上层海洋。需要进一步研究,以充分了解这些动态的程度及其对生态系统和海洋碳循环的影响。

引用

Rutgers University. "Ocean algae get 'coup de grace' from viruses: Viruses don't immediately kill algae but live in harmony with them." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 September 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200915090110.htm.

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