研究人員在海洋中發(fā)現(xiàn)5500多種新病毒

這些病毒在RNA中攜帶其遺傳信息，而不是DNA。RNA病毒的進(jìn)化速度比DNA病毒快得多。雖然科學(xué)家已經(jīng)對自然生態(tài)系統(tǒng)中的數(shù)十萬種DNA病毒進(jìn)行了編目，但RNA病毒卻相對沒有被研究。

研究人員表示，病毒跟人類和其他基于細(xì)胞的生物不同，它缺乏獨(dú)特的短段DNA進(jìn)而使其可以作為基因條形碼。在沒有這種條形碼的情況下，試圖區(qū)分野外的不同病毒種類是一件非常困難的事情。

對此，研究人員決定找到編碼一種特定蛋白質(zhì)的基因。據(jù)悉，這種蛋白質(zhì)使病毒能夠復(fù)制其遺傳物質(zhì)從而繞過這一限制。這是所有RNA病毒唯一具有的共同蛋白質(zhì)，因?yàn)樗谒鼈內(nèi)绾巫晕覀鞑シ矫姘l(fā)揮著重要作用。然而每種RNA病毒在編碼該蛋白質(zhì)的基因上都有微小的差異，科學(xué)家可以用它來幫助區(qū)分一種類型的病毒。

因此，研究人員篩選了一個全球RNA序列數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是在為期四年的Tara Oceans探險隊全球研究項(xiàng)目中收集的浮游生物。浮游生物是一種因個頭過小而無法逆流而上的水生生物。它們是海洋食物網(wǎng)的重要組成部分，是RNA病毒的常見宿主。研究團(tuán)隊的篩選工作最終確定了44,000多個編碼病毒蛋白的基因。

然后，我們的下一個挑戰(zhàn)是確定這些基因之間的進(jìn)化聯(lián)系。兩個基因越相似，具有這些基因的病毒就越可能是密切相關(guān)的。由于這些序列在很久以前就已經(jīng)進(jìn)化了，所以這表明新病毒可能從一個共同的祖先中分裂出來的基因路標(biāo)已經(jīng)被時間所遺忘。然而一種被稱為機(jī)器學(xué)習(xí)的AI形式使研究人員能夠系統(tǒng)地組織這些序列并比人工完成的任務(wù)更客觀地檢測差異。

最終，他們共確定了5504個新的海洋RNA病毒并將已知的RNA病毒門類的數(shù)量從5個增加到10個。這些新序列的地理分布顯示，其中兩個新門類在廣闊的海洋區(qū)域特別豐富，在溫帶和熱帶水域（Taraviricota）或北冰洋（Arctiviricota）有區(qū)域偏好。

研究小組認(rèn)為，Taraviricota可能是研究人員長期以來一直在尋找的RNA病毒進(jìn)化中的缺失環(huán)節(jié)，它連接了RNA病毒的兩個不同的已知分支，這些分支在復(fù)制方式上出現(xiàn)了分歧。

為什么它很重要

這些新的序列不僅幫助科學(xué)家更好地了解RNA病毒的進(jìn)化歷史，而且還了解地球上早期生命的進(jìn)化。

正如COVID-19大流行所顯示的那樣，RNA病毒可以引起致命的疾病。但RNA病毒在生態(tài)系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用，因?yàn)樗鼈兛梢愿腥靖鞣N各樣的生物，包括在化學(xué)層面影響環(huán)境和食物網(wǎng)的微生物。

繪制出這些RNA病毒在世界何處生活的地圖可以幫助澄清它們?nèi)绾斡绊戲?qū)動我們星球的許多生態(tài)過程的生物體。這項(xiàng)新研究還提供了改進(jìn)的工具，它可以幫助研究人員隨著基因數(shù)據(jù)庫的增長對新病毒進(jìn)行編目。

仍不為人知的東西

盡管發(fā)現(xiàn)了這么多新的RNA病毒，但要確定它們感染的是什么生物體仍具有挑戰(zhàn)性。研究人員目前也主要限于不完整的RNA病毒基因組的片段，部分原因是它們的遺傳復(fù)雜性和技術(shù)限制。

研究人員表示，他們的下一步將是弄清楚可能缺少哪些種類的基因以及這些基因是如何隨時間變化的。而揭示這些基因?qū)⒖梢詭椭茖W(xué)家更好地了解這些病毒的工作原理。