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绘制地下病毒宿主作战模型

综合 时间:2021-09-25 01:00:23 匿名用户

高古菌是固定碳的微生物,是地球深部地下多种病毒的目标。它们是深部地下生态系统的丰富代表。一组研究人员描述了病毒如何反复试图感染和破坏宿主古细菌,以及微生物如何抵抗。通过结合微生物群落研究(宏基因组学)和化学标记方法,重建了地球表面下的战斗。

高古菌在地下缺氧的环境中数量丰富且占优势。这些古细菌固定碳和氮,但感染古细菌的病毒会导致细胞破裂。这一行为触发了地下碳循环,释放出新鲜的有机碳,可以作为其他微生物的食物来源进入环境。

在J.R.R.托尔金的《指环王》中,霍恩堡堡垒经受住了所有的攻击,直到赫尔姆深渊战役。黑暗巫师萨鲁曼的军队一再试图突破,最后借助炸药成功。

阿尔泰古菌和霍恩堡菌一样,有对抗病毒感染多次尝试的历史。他们的基因组包括编码CRISPR系统的短DNA序列,该系统通过整合感染病毒和噬菌体的短序列帮助细菌抵抗外来基因元素。在这些序列中有一种称为间隔子的病毒片段,表明感染和裂解微生物细胞的尝试遭到了排斥。

《自然通讯》最近报道了在未开垦但丰富的地下生物中病毒宿主军备竞赛的这一证明。这项工作由Janina Rahlff和Victoria Turzynski在杜伊斯堡-埃森大学的Alexander Probst实验室领导,并包括美国能源部(DOE)联合基因组研究所(JGI)的研究人员,这是位于劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的科学用户设施DOE办公室。

为了进一步了解微生物种群对病毒感染的反应,研究人员正在使用阿尔泰古菌作为模型系统来研究病毒与宿主的相互作用。以前已经鉴定出大约150种古细菌病毒。JGI研究人员调查了JGI的IMG/M数据库中的公开数据,Probst实验室用于搜索和发现13个额外预测病毒基因组的信息。研究小组将这些病毒命名为Altivir,发现它们存在于已知的四个地下生态系统中的三个,其中三个是阿尔泰古菌的宿主。

研究小组随后追踪了古细菌如何建立对病毒的免疫力。为此,他们将2012年和2018年从含水层采集的样本与2018年采集的生物膜样本进行了比较。他们在样本中寻找并发现了对应于八组不同病毒的CRISPR间隔序列。

为了观察一个特定的病毒基因组的活动,他们利用了一种被称为virusFISH的靶向技术。使用荧光标记探针,研究小组能够在显微镜下观察特定候选病毒的行为。病毒被细胞吸附,然后细胞破裂,将病毒粒子向外扩散,并将碳转移到微生物群落中。这些发现还表明,裂解病毒在深层生物圈微生物群落中比人们想象的更为常见。溶原性病毒更喜欢感染宿主细胞,然后与宿主DNA被动复制,长期以来,人们一直认为溶原性病毒在这些环境中更为丰富。

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