吃病毒的病毒，从南极走向世界

0110715

（文/Ed Yong）南极洲有机湖给人的第一印象是不毛之地。湖水极度冰冷，盐度很高，且缺乏氧气。但在显微镜下看，水中却是“人丁兴旺”，既有细菌又有藻类。而更令人惊讶的是，还有专门侵染病毒的病毒。这就是噬病毒体，也就是“专吃病毒的病毒”，迄今为止已经发现了三种这样的病毒。
第一种噬病毒体被人们亲切地称作“卫星病毒”（Sputnik），由伯纳德?拉斯科拉（Bernard La Scola）和克里斯泰勒?德尼（Christelle Desnues）于2008年发现。这是人们第一次发现以病毒为攻击目标的病毒。拉斯科拉和德尼在最不可思议的地方——巴黎冷却塔的废水中发现了卫星病毒。它的目标是世界上最大的病毒之一，以侵染变形虫为生的“妈妈病毒”（mamavirus）。
妈妈病毒会在变形虫体内建造巨大的病毒工厂，用来制造自己的复制品。但卫星病毒会劫持工厂，转而用来复制自身。它不会直接感染妈妈病毒，而是会剥削它的复制能力，从而严重减缓它的复制速度。
本月早些时候，马提亚?费希尔（Matthias Fischer）和柯蒂斯?萨特尔（Curtis Suttle）发现了另一种噬病毒体Mavirus。它的目标也是另外一种巨型病毒CroV，目前为止CroV拥有最大的病毒基因组。而CroV又会侵染一种鞭毛虫。Mavirus与卫星病毒的活动方式类似，它不能独立生活于鞭毛虫体内，只能抢夺CroV的“复制工厂”，用来复制自身。
& A% n6 D8 L: N- N. a; \最近，新南威尔士大学的希尔?邱（Sheree Yau）发现了第三种噬病毒体，而故事才刚刚开始。她的实验揭示了一个全球范围的噬病毒体家族，至少横跨四大洲。
3 ^' s9 i' ~2 Z. v# l. Y& u邱的团队从有机湖表面收集了样品，利用宏基因组学技术对其中所有的DNA进行分析。这是个“先斩后奏”的方法，先将样品中所有的DNA进行测序，之后再将它们拼成单独的基因组。不难猜到，邱发现湖里的优势种是一种巨大病毒，叫做phycoDNAviruses，而它会侵染藻类。这种病毒（PV）是海洋中的重要角色。它们控制着藻类的生长，能够阻止水华的产生，减小危害。而即使发生了水华，这些病毒也能将其控制好。
在得到的一堆基因中，邱发现了几个与卫星病毒基因组匹配的DNA序列，它们都来自一个单独的环状基因组。这是另外一种噬病毒体，邱给它起了一个很合适的名字，叫做有机湖噬病毒体（Organic Lake virophage, OLV）。它的基因组比卫星病毒的大，但与一些重要功能有关的基因是相同的。
OLV的基因组中也包括它从寄主PV病毒中获得的基因。这似乎是此类病毒的常见特征——它们在遗传上是嵌合体，能与其它物种互换基因。例如，卫星病毒的基因组就是个大杂烩，有来自其它病毒、细菌，甚至更复杂细胞的基因。
; t2 D- H" V! a* gMavirus的故事还要更复杂。它的基因看上去就像一组叫做“Maverick转座子”的跳跃基因。这种序列能够在所有复杂细胞的基因组之间来回跳跃，当然也包括它们自己所在的基因组。在跳跃的同时，转座子还能修改基因，改变它们的活性。这也让它们成为一种强大的进化力量，而Maverick转座子可能就来自老祖宗Mavirus。如果真的是这样，噬病毒体就不仅仅是一个侵染水塔中变形虫或冰湖中藻类的偏僻群体，它们对生命的进化可能有着重要影响。
实际上，邱对于有机湖的研究才刚刚开始。通过搜索其它数据库，她发现在附近的Ace湖中也有与OLV匹配的DNA序列。她在加拉帕戈斯群岛的鸬鹚岛环礁、在新泽西州特拉华湾河口、在巴拿马的淡水湖加通湖中都发现了这个序列。噬病毒体是个广阔的新世界，等待人们去研究和开发。
( V0 W4 S; X, J4 O原文看这里
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博主介绍：Ed Yong，著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班，晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用，包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。