直到最近，科學(xué)家還認(rèn)為病毒主要是小型傳染因子，與典型的細(xì)菌和人體細(xì)胞相比微不足道。因此，想象生物學(xué)家杰夫布蘭查德和博士的驚喜。馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的學(xué)生Lauren Alteio與美國能源部(DOE)聯(lián)合基因組研究所(JGI)的其他人一起發(fā)現(xiàn)巨型病毒 - 相對而言，它位于彼得舍姆哈佛森的土壤中相當(dāng)于Macy游行日氣球的大小，馬薩諸塞州。

“我們不是在尋找巨型病毒，”布蘭查德說。“我們的目標(biāo)是直接從環(huán)境中分離細(xì)菌，以了解微生物群落如何隨土壤變暖而變化。”

Blanchard解釋說，對于這項工作，研究人員將溫和的洗滌劑溶液中的微生物細(xì)胞懸浮在土壤中，添加了無毒的DNA結(jié)合染料，然后使用熒光激活細(xì)胞分選(FACS)來分離單個細(xì)胞。他指出，巨型病毒比其他病毒大數(shù)百倍，具有極大的基因組，并且由于其與細(xì)菌的大小相似而被這種方法捕獲。

位于加利福尼亞州Walnut Creek的JGI的合作者和資深科學(xué)家Tanja Woyke建議他們使用新的策略 - 微型宏基因組學(xué)，將細(xì)胞放入小池中，然后再對其基因組進行測序和組裝。Blanchard報道，這導(dǎo)致來自2,000多個單個細(xì)胞和/或顆粒的DNA序列。他補充說，在泳池中，他們發(fā)現(xiàn)了16種新的巨型病毒，這是“一種奇妙的驚喜和令人興奮的新科學(xué)”。

與Alteio合作的第一作者，自然通訊的論文，JGI生物信息學(xué)家Frederik Schulz幫助Alteio在迷你宏基因組數(shù)據(jù)中識別新的土壤細(xì)菌和古細(xì)菌，他說：“我們在土壤中發(fā)現(xiàn)了所有這些巨大的病毒基因組由于大多數(shù)先前描述的巨型病毒是在水生棲息地中發(fā)現(xiàn)的，因此這一點從一個采樣點產(chǎn)生的宏基因組數(shù)據(jù)包含的新巨型病毒基因組遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我迄今所見的任何其他數(shù)據(jù)集。

布蘭查德補充說：“我們的研究通常集中在土壤變暖的影響上，但這種新的迷你宏基因組學(xué)方法在我們通常不與土壤相關(guān)的物種群體中發(fā)現(xiàn)了大量的病毒和細(xì)菌生物多樣性。我們將跟進的謎團。“

Schulz指出，“我們在這項研究中恢復(fù)了16種不同的巨型病毒基因組，但我們只是在表面上劃線。如果我們在同一地點采樣更多，這個數(shù)字很容易翻倍，三倍甚至四倍。” 作者說，結(jié)果表明，使用新方法“可以帶來關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)”。

巨大的病毒發(fā)現(xiàn)與多年來在麻省大學(xué)阿默斯特校區(qū)東北28英里的研究森林中進行的長期土壤變暖實驗有關(guān)，那里的加熱電纜類似于那些用來保持足球場和足球場凍結(jié)的電纜在幾個地塊下約4英寸(10厘米)。布蘭查德說，這些電纜使土壤表面的溫度比環(huán)境溫度高5攝氏度，從而形成了人工氣候變化的戶外實驗室。

他說，在大多數(shù)巨型病毒研究中，研究人員培養(yǎng)了一種原生生物或變形蟲宿主，它吸引通常感染病毒的病毒，這是一個勞動密集型過程。“他們很難與之合作，只會培養(yǎng)在該主機中生長的病毒，”他指出。“有數(shù)以百萬計的潛在宿主物種，所有人都不可能使用這種方法。” 相比之下，直接從環(huán)境中分離細(xì)胞并使用微型宏基因組學(xué)方法可以以更低的成本獲得基因組數(shù)據(jù)，他說。

“Tanja以對來自環(huán)境樣本的難以培育的生物的基因組進行測序而聞名，她有直覺認(rèn)為，如果我們采用這種新方法，就會揭示新的生命分支，”布蘭查德說。“在使用這種方法時，我們不知道我們的巨型病毒是什么樣的;人們可能會嘗試在未來的研究中重復(fù)實驗，以便在分類后對某些粒子進行成像。”

麻省大學(xué)阿默斯特分校的微生物學(xué)家補充說：“我們不僅發(fā)現(xiàn)了許多新的巨型病毒，而且還使用了一小塊土壤來做到這一點。一次一個地描述這些病毒會很好，這里有很多技巧和藝術(shù)。但這將是一個長達(dá)數(shù)年的項目。一次找到16個是壓倒性的，并且沒有一個是相同的。如果你想到世界上所有的土壤，如果一克中有10,000種細(xì)菌土壤，大約一茶匙，想象有多少新的巨型病毒在那里。“

Woyke補充道，“對我來說，這項研究中最有趣和最引人注目的部分是主要衣殼蛋白的數(shù)量和多樣性，它們就像巨型病毒的條形碼，在未組裝的大塊土壤宏基因組中發(fā)現(xiàn)。土壤的深度測序metagenomes正在徹底改變我們對這個非常重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識，正在進行許多激動人心的土壤微生物計劃，但我們的數(shù)據(jù)強調(diào)仍然存在許多遺失的問題。“

科學(xué)家給出了反映其森林起源的新物種名稱，例如森林的“Dasovirus”希臘語“daso”和拉丁語“solum” 土壤的 “Solumvirus” 。他們還建議命名一個“哈佛病毒”來紀(jì)念哈佛森林。