吃病毒，也能茁壮成长？

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽，原文标题：《病毒？吃掉！》，题图来自：《工作细胞》

病毒，能吃吗？

乍听之下，你或许会觉得这个问题很奇怪。众所周知，许多病毒会引发疾病，一直以来，病毒学家都将病毒视为病原体来研究。

然而，病毒中也含有氨基酸、核酸和脂质等富有营养的物质。在自然界，病毒颗粒经常被各种各样的生物意外摄入。只是相对于其他食物来说，病毒颗粒的质量较小，因此科学家认为通过吞食病毒获取的热量微不足道，也不足以影响生态系统过程。

但是，如果摄入足够量的病毒，是否就有可能为消耗它们的物种提供能量？在过去的三年里，内布拉斯加大学林肯分校的一位生物学家John DeLong一直在研究这个问题。

在一项于近期发表在《美国国家科学院院刊》的研究中，DeLong与他的合作者详细报告了他们的发现，一种名为弹跳虫（Halteria）的微生物，可以通过吞食绿藻病毒（Chloroviruses，也称“氯病毒”）而生长、分裂。这项研究证实了病毒不仅是感染源，还可以是营养物质。

食物vs威胁？

新研究基于DeLong在思考病毒时的一种独特视角。他在观察和比较栖息在水中的病毒和微生物的绝对数量时，认为病毒很可能不可避免地会被微生物吃掉。

其实一直以来，科学家都知道像纤毛虫这类浮游生物可以减少水中的病毒颗粒丰度。早在20世纪80年代，就有研究报告称，单细胞原生生物有消耗病毒的能力。后来也有一些研究表明，原生生物似乎可以清除废水中的病毒。然而，关于消耗这些病毒能否转化为这些食草生物的身体的一部分，科学界一直没有定论。

在新研究中，DeLong先是花了大量时间用数学来描述捕食者-被食者的动力学。在实验方面，他从一个平静的池塘中采集水样，在将水样带回实验室后，他把所有能控制的微生物都集中到一些液滴中。最后，他向液滴里加入大量的绿藻病毒。

24小时后，DeLong在液滴中寻找将病毒视为食物而非威胁的物种，结果发现了在水中茁壮成长的弹跳虫。

这是一种常见的、生活在世界各地的淡水系统中的原生生物，它们是一种纤毛虫，有着能推动其在水中游动的毛发状纤毛。

在实验中，研究人员观察到在经过短短两天时间后，绿藻病毒的数量锐减到了原来的1/100。在此期间，除了绿藻病毒之外没有其他食物可吃的弹跳虫的数量，在同一时间段内平均增长了约15倍。相比之下，没有绿藻病毒可吃的弹跳虫没有生长。

捕食者vs被食者？

为了确认弹跳虫真的在吞食这些病毒，研究人员在将绿藻病毒添加到液滴中之前，用荧光绿色染料标记了绿藻病毒的DNA。果不其然，他们在弹跳虫的液泡中，也就是它们的“胃”中，很快发现了绿色的荧光。

绿藻病毒颗粒会感染微型的绿藻。（图/Kit Lee and Angie Fox via unl.edu）

这是证明这些纤毛虫正在吞食绿藻病毒，且这些病毒正维持着这些微生物的生命的确凿证据。它表明只含病毒的“饮食”，也足以促进某些生物的生理生长，甚至能提高它们的种群规模。

但研究人员仍不满足于此。他们还绘制了绿藻病毒的衰减与弹跳虫的增长，再将这些数据与其他的经典营养链模型进行拟合，发现这种关系基本上符合生态学家在水生环境中观察到的其他微型捕食者与被食者之间的关系。

具体来说，弹跳虫会将大约17%的被吞食的绿藻病毒质量转化为自己的质量。这一百分比与草履虫在吞食了细菌，以及毫米长的甲壳类动物吞食了藻类时的质量转化百分比一致。这些数据都确定了弹跳虫与绿藻病毒的相互作用，是一种营养相互作用。

自然界的virovory

在证实了这些发现后，研究人员为了描述这种特殊的“饮食”，创造了一个新的术语“virovory”，大致意为“食病毒性”。

后来，DeLong和他的同事们还发现了像弹跳虫一样，只靠吃病毒就能茁壮成长的其他纤毛虫。DeLong表示，这样的物种越多，就越有可能在野外发生virovory，进而可能影响全球已知的与病毒有关的碳循环。

的确，在野外广泛食用绿藻病毒的连锁反应可能对碳循环产生深远影响。已知绿藻病毒可以感染微小的绿藻，被绿藻病毒感染的单细胞宿主会像气球一样破裂，将碳和其他营养元素释放到开放水域中。

研究人员通过粗略估算病毒、纤毛虫和水量，计算出一个小池塘里的纤毛虫每天可能会吃掉10万亿个病毒。如果这种情况真的是以这种规模在发生，那么它将完全改变我们对全球碳循环的看法。

值得探索的问题还有很多。接下来，研究人员想看看virovory是如何影响食物网、物种进化和种群动态的。但在此之前，他们必须弄清楚的是，这是否真实发生在野外。

参考来源：

https://news.unl.edu/newsrooms/today/article/eating-viruses-can-power-growth-reproduction-of-microorganism/

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2215000120

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