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        病毒捎帶宿主微生物的成功
        
			
        
				2019-01-26 11:14:07
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        在珊瑚礁周圍蓬勃發(fā)展的微觀生活中，圣地亞哥州立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)病毒和微生物之間的相互作用違背了傳統(tǒng)智慧。隨著生態(tài)系統(tǒng)中微生物密度的增加，感染這些微生物的病毒數(shù)量隨之增加。人們普遍認為，這種不斷增長的病毒群體會殺死越來越多的微生物，從而控制微生物種群。這是一個被稱為“殺死勝利者”的模型 - 獲勝者是開花的微生物細胞，殺手是病毒(主要是殺菌的病毒，稱為噬菌體)，它們會感染它們。
        

        病毒捎帶宿主微生物的成功
        

        然而，最近由SDSU病毒學家領(lǐng)導的珊瑚礁附近的病毒 - 宿主動態(tài)研究表明，在某些條件下，病毒可以改變其感染策略。隨著潛在的宿主微生物變得越來越多，一些病毒放棄了快速復(fù)制，并選擇在其宿主內(nèi)安靜地居住，從而減少了病毒的數(shù)量。在今天發(fā)表在“ 自然 ”雜志上的一項研究中，研究人員將這種替代模型稱為“背馱式獲勝者”，它可能對面向基于噬菌體的醫(yī)學和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力產(chǎn)生影響，面對促進微生物繁殖的環(huán)境干擾。
        

        微生物種群爆炸可以采取多種形式 - 海洋和湖泊中的藻類大量繁殖，土壤中的真菌枯萎和人類細菌感染只是其中的幾個例子 - 病毒對這種快速微生物生長的反應(yīng)長期以來一直令生態(tài)學家感興趣。許多病毒可以在快速復(fù)制和休眠共存之間切換。幾十年來，大多數(shù)研究人員都認為，在微生物種群繁盛期間，它們的病毒利用機會通過殺死豐富的微生物獲勝者而成倍增加。
        

        “殺死勝利者似乎有道理，”SDSU的病毒生態(tài)學家，該研究的主要作者Ben Knowles說。“它背后的邏輯已經(jīng)存在了一段時間。推理非常誘人。”
        

        Knowles，以及該研究的其他主要作者，SDSU博士后研究員Cynthia Silveira，以及從數(shù)學，物理和統(tǒng)計學到生態(tài)學和分子生物學等專業(yè)領(lǐng)域的合作者國際團隊決定對此模型進行測試。他們收集了太平洋和大西洋珊瑚礁附近的富含微生物的海水樣本。然后，他們結(jié)合使用顯微技術(shù)和基因組技術(shù)，分析了這些樣本中微生物和感染它們的病毒的豐度和性質(zhì)。
        

        在殺死獲勝者模型下，研究人員希望在具有高微生物密度和生長速率的樣本中發(fā)現(xiàn)每種微生物更多的病毒。然而，諾爾斯及其團隊發(fā)現(xiàn)的恰恰相反：隨著微生物豐度的增加，病毒與微生物的比例顯著下降。
        

        接下來，諾爾斯和他的團隊進行了一項實驗，他們將原始珊瑚礁位置和圣地亞哥Mission灣的海水孵化了幾天，在此期間他們監(jiān)測病毒和微生物的豐度。結(jié)果與他們的田間采樣相匹配，即使微生物種群開花，病毒數(shù)量也保持相對較低。
        

        為什么病毒不會通過感染它們并快速繁殖來利用不斷增加的宿主群體?他們?yōu)槭裁床粴⑺绖倮?進一步探索這一現(xiàn)象，研究人員使用宏基因組分析來確定樣本中的病毒是否表現(xiàn)出毒性，捕食性狀或非掠奪性生活方式的標志。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)在微生物數(shù)量較高的樣本中，病毒群落的毒力較小。
        

        而不是繁殖和殺死他們蓬勃發(fā)展的宿主群體，而是更多的病毒將自己整合到他們的宿主中。病毒的復(fù)制速度更慢，但它們也避免與其他病毒競爭，并且必須使用宿主自身的免疫防御系統(tǒng)。研究人員表示，這種背負式獲勝者模型能更好地解釋微生物快速生長過程中的病毒 - 宿主動態(tài)，而不是已建立的殺死獲勝者模型。
        

        “如果你有一個快速增長的主機，如果你是病毒，你可以從整合中獲得更多利益，”諾爾斯說。“這只是智能寄生。”
        

        更好地了解這些動態(tài)有望改善人類健康。例如，已經(jīng)提出特別靶向的噬菌體作為囊性纖維化等病癥的可能療法，囊性纖維化是由頻繁的細菌性肺部感染引起的。這一發(fā)現(xiàn)還有助于提高海洋生態(tài)學家對影響珊瑚礁健康的微生物力量的認識。
        
			

			
          
        
			
        
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