Virophage-like viruses replicate with a candidate phycodnavirus of C. parva
本研究提供了首个基于培养的证据,证明从藻类 *Chrysochromulina parva* 中分离出的类波林顿病毒(PLVs)可以利用一种 Algavirales 病毒作为复制辅助者,从而建立了一种不同于此前已知的对 Imitervirales 依赖关系的全新超寄生关系。
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在淡水湖泊的微观世界中,单细胞藻类与其感染的病毒之间上演着一场关于生存与依赖的隐秘剧目。几十年来,科学家们已知某些病毒并不满足于仅仅感染宿主细胞;它们已经进化到了能够感染其他病毒。这些被称为“噬病毒体”(virophages)的“病毒寄生者”,就像劫匪一样,在大型“辅助”病毒试图在藻类细胞内进行繁殖时,入侵其内部机制。这创造了一种三方关系:藻类、巨大的辅助病毒,以及以巨型病毒为食的小型寄生者。直到最近,在实验室环境下研究过的这种关系的每一个案例,都涉及一组特定的巨型病毒。问题在于,这种寄生行为是仅限于那单一的一组病毒,还是可以延伸到其他不同类型的、同样感染藻类的巨型病毒身上。理解这些相互作用至关重要,因为它们揭示了病毒生态系统可以多么复杂且具有层次感,表明病毒在同一个微观环境中既可以是捕食者,也可以是猎物。
研究人员着手测试这种病毒寄生现象是否可以发生在另一种类型的辅助病毒身上。他们将研究重点放在一种名为 Chrysochromulina parva 的淡水藻类上,已知该藻类会被两组截然不同的巨型病毒感染。其中一组属于 Imitervirales 科,此前已被证明可以支持一种已知的病毒寄生者。另一组属于 Algavirales 科,虽然曾与两个新发现的病毒寄生者一同被发现,但从未被作为辅助者进行过测试。团队选取了这两个新寄生者,分别命名为 Larry 和 Curly,并对其进行了测试。他们培养了藻类培养物,并将这些寄生者单独引入,或与两种巨型病毒中的一种结合在一起,以观察哪种组合能让寄生者进行增殖。
结果清晰且具有决定性。当研究人员在没有辅助病毒的情况下将 Larry 或 Curly 引入藻类中时,这些寄生者只是逐渐消亡,无法自行繁殖。当他们将寄生者与 Imitervales 巨型病毒配对时,辅助病毒成功感染并破坏了藻类,但寄生者 Larry 和 Curly 却未能生长。它们保持在初始水平,证明了这种熟悉的辅助病毒无法支持它们。然而,当研究人员将寄生者与 Algavirales 病毒配对时,故事发生了彻底的变化。在这些混合感染中,Algavirales 病毒成为了成功的辅助者。Larry 和 Curly 都戏剧性地增殖了,在实验过程中数量增加了约一千倍。与此同时,Algavirales 病毒本身却表现挣扎;其自身的数量增长远慢于单独存在时的速度,与通常的增长率相比下降了一百倍。
这一结果提供了首个实验室证据,证明这些病毒寄生者可以依赖于 Algavirales 组的辅助病毒,而这类病毒此前被认为是在它们触及范围之外的。实验表明,这些寄生者不仅存在,而且是通过剥削 Algavirales 病毒来积极茁壮成长的,同时阻碍了辅助者的繁殖能力。研究人员观察到,在这些混合感染中,藻类的死亡速度不如仅受 Algavirales 病毒感染时那么快,这表明寄生者干扰了辅助病毒的致死周期,尽管这种效应在统计学上还不够强,不足以被确认为一条规律。
这些发现扩展了已知病毒寄生作用的边界。它们证明了淡水藻类 Chrychromulina parva 至少承载着两层不同的病毒关系,涉及两个不同阶元的巨型病毒。一种关系涉及 Imitervirales 辅助者,它支持另一组不同的寄生者;而另一种关系涉及 Algavirales 辅助者,它支持 Larry 和 Curly。这一发现证实了寄生巨型病毒的能力并不局限于单一的辅助家族。相反,这似乎是微生物世界中一种更广泛的策略,使得不同的病毒寄生者能够通过不同类型的巨型病毒获得成功。这项研究确立了这些复杂的三方相互作用比此前理解的更加多样化,揭示了我们湖泊微观水中更加丰富且错综复杂的生命网络。
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