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02病毒无处不在VirusesAreEverywhere
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曾经,大部分病毒探索计划的初衷在于寻找引起人类和动植物疾病的病原体。
这使人们产生病毒总会导致疾病的印象,但基于分子技术的大规模环境基因组抽样的研究结果表明,人们的认知与事实大相径庭。
现在我们已经清楚地认识到,种类繁多且复杂的病毒已在环境中形成了巨大的生物量,它们被形象地统称为“病毒圈”
。
微生物是目前地球上最丰富多样的生命形式。
其中,全球的细菌数量约为5×1030个,而病毒至少十倍于此——因而病毒才是地球上数量最多的微生物。
实际上,全世界的病毒数量超过了所有其他形式生命的数量之和。
病毒的多样性同样惊人,据估计,全球约有1亿种病毒。
它们无孔不入,侵入了任何被生物占据的生态位,包括海底热泉、极地冰帽、盐沼和酸性湖泊等最不适宜生存的区域。
这些地方往往受到被称为“嗜极微生物”
的太古物种的青睐。
感染古细菌和细菌的病毒被称为噬菌体,部分噬菌体的结构类似于发射台上的火箭(见图1)。
我们知道未经处理的天然水中含有大量病毒,病毒其实是海洋中最丰富多样的生命形式。
海洋覆盖了地球表面的71%,每升海水所含病毒数量多达100亿个,所以全球海洋里的病毒数量约为4×1030个——如果将它们排成一排,其长度可达1000万光年。
尽管海洋微生物学的研究尚处于起步阶段,但是机器人在不同水深定时采集的一系列样本,以及大规模基因组分析使我们得以窥见这一水下生物群。
并且有些线索表明病毒对维持地球上的生命具有重要作用。
当然,也有许多海洋病毒会导致海洋动物患病,对商业和生态保护项目构成了实际威胁。
这方面的例子包括具有高度传染性且致命的对虾白斑综合征病毒(它曾摧毁过世界各地的虾场),以及威胁濒危野生海龟种群的海龟**状瘤病毒。
有些病毒会在陆地和海洋之间传播,从而导致洲际传播,比如能感染海豹、海鸟和人类的流感病毒。
最近的研究结果表明,海洋病毒对海洋环境同样有潜在影响,而我们对生态、进化和地球化学循环的认知也深受病毒影响。
浮游生物构成了海洋中的漂浮种群,由病毒、细菌、古细菌和真核生物等微小生物组成。
尽管它们看似随着洋流漫无目的地漂流,但有一点非常明确,即该种群结构完善,并且形成了相互依存的海洋生物群落和生态系统。
浮游植物是通过光合作用,利用太阳能和二氧化碳生产能量的生物。
氧气是光合作用的副产品,而浮游植物生产了地球上近一半的氧气,所以它们对维持地球的化学稳定性具有重要意义。
浮游植物是整个海洋食物网的基础,浮游动物和海洋动物幼体捕食浮游植物,继而成为鱼类和高等海洋肉食动物的猎物。
海洋病毒能通过感染和杀死浮游生物,控制上述各类重要种群的动态以及各种群的相互影响。
例如一种常见且非常美丽的浮游植物——赫氏圆石藻,它们会定期形成水华现象,使广阔的海洋表面变成不透明的蓝色,以至于卫星都能够从太空中观测到。
这些水华在突然出现后又会迅速消失,这种盛衰循环就是通过能感染赫氏圆石藻的病毒来进行调节的。
因为病毒能在每个被感染的细胞中产生成千上万的后代,所以病毒数量会在数小时内扩增,形成“快速反应小组”
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