科学家发现 230 种劫持光合作用的巨型海洋病毒
巨型病毒在称为原生生物的单细胞海洋生物的生存中发挥作用。 这些包括藻类、变形虫和鞭毛虫，它们构成了海洋食物网的基础。 由于这些原生生物构成了食物链的重要组成部分，这些大型 DNA 病毒通常会导致各种公共卫生危害，包括有害的藻华。 罗森斯蒂尔海洋、大气和地球科学学院科学家的一项新研究可能有助于解开多种类型的病毒存在于我们的水道和海洋中。 这些知识可以帮助地方领导人更好地做好准备，以应对有害藻华可能影响他们的海岸线，或者当地海湾、河流或湖泊中存在任何其他病毒。 研究人员使用高性能计算方法，在公开可用的海洋宏基因组数据集中确定了 230 种新型巨型病毒，并表征了它们的功能。 发表在《自然》npj 病毒杂志上，他们的发现包括发现新的以前文献中未知的巨大病毒基因组。 在这些基因组中，表征了 530 种新的功能性蛋白，包括 9 种参与光合作用的蛋白。 这表明这些病毒可能能够在感染期间纵其宿主和光合作用过程。 “通过更好地了解海洋中巨型病毒的多样性和作用，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管理有害的藻华，这些都是佛罗里达州以及世界各地的人类健康危害，“该研究的合著者、海洋生物学和生态学系助理教授穆罕默德·莫尼鲁扎曼 （Mohammad Moniruzzaman） 说。 “巨型病毒通常是许多浮游植物死亡的主要原因，这些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。 在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新颖酶。 直到最近，由于生物信息学管道的限制，科学方法基本上无法检测到巨型病毒。 研究人员创建了一种名为 BEREN（真核病毒从环境元数据中恢复的生物信息学工具）的创新工具，旨在识别广泛的公共 DNA 测序数据集中的巨型病毒基因组。 “我们发现巨型病毒具有参与碳代谢和光合作用等细胞功能的基因——该研究的主要作者、罗森斯蒂尔学院海洋生物学和生态学系的博士生本杰明·明奇 （Benjamin Minch） 说，传统上只存在于细胞生物中。 “这表明巨型病毒在感染期间纵宿主的新陈代谢和影响海洋生物地球化学方面发挥着巨大的作用。” 作者使用迈阿密大学弗罗斯特数据科学与计算研究所 （IDSC） 的 Pegasus 超级计算机来处理和组装大型宏基因组 - 每个文库通常超过 1 GB - 能够重建数百个微生物群落文库。 “这项研究使我们能够创建一个框架来改进现有的新型病毒检测工具，这可能有助于我们监测水道中的污染和病原体。” “Minch 补充道。 研究团队从九个大型全球海洋采样项目中下载了 DNA 测序数据，这些项目跨越了两极。 使用 BEREN，他们从数据中恢复了巨型病毒基因组。 然后使用公开可用的基因功能数据库对基因组进行注释，以表征这些病毒编码的功能。 将这些基因组与所有目前可用的巨型病毒代表进行比较，以确定新功能。 用于促进这项研究的 BEREN 计划通过提供易于使用的一站式工具来识别和分类测序数据集中的巨型病毒，填补了研究领域的空白。BEREN 可供任何人使用，可在以下网址下载：https：//gitlab.com/benminch1/BEREN 这项题为“全球海洋巨型病毒基因组和功能多样性的扩展”的研究于 2025 年 4 月 21 日发表在《自然》杂志上 npj 病毒.作者是来自大学的 Benjamin Minch 和 Mohammad Moniruzzaman 迈阿密罗森斯蒂尔海洋、大气和地球科学学院。