病毒？吃掉！

病毒，能吃嗎？

乍聽之下，你或許會覺得這個問題很奇怪。衆所周知，許多病毒會引發疾病，一直以來，病毒學家都將病毒視爲病原體來研究。

然而，病毒中也含有氨基酸、核酸和脂質等富有營養的物質。在自然界，病毒顆粒經常被各種各樣的生物意外攝入。只是相對於其他食物來說，病毒顆粒的質量較小，因此科學家認爲通過吞食病毒獲取的熱量微不足道，也不足以影響生態系統過程。

但是，如果攝入足夠量的病毒，是否就有可能爲消耗它們的物種提供能量？在過去的三年裡，內布拉斯加大學林肯分校的一位生物學家John DeLong一直在研究這個問題。

在一項於近期發表在《美國國家科學院院刊》的研究中，DeLong與他的合作者詳細報告了他們的發現，一種名爲彈跳蟲（Halteria）的微生物，可以通過吞食綠藻病毒（Chloroviruses，也稱“氯病毒”）而生長、分裂。這項研究證實了病毒不僅是感染源，還可以是營養物質。

食物 vs 威脅？

新研究基於DeLong在思考病毒時的一種獨特視角。他在觀察和比較棲息在水中的病毒和微生物的絕對數量時，認爲病毒很可能不可避免地會被微生物吃掉。

其實一直以來，科學家都知道像纖毛蟲這類浮游生物可以減少水中的病毒顆粒丰度。早在20世紀80年代，就有研究報告稱，單細胞原生生物有消耗病毒的能力。後來也有一些研究表明，原生生物似乎可以清除廢水中的病毒。然而，關於消耗這些病毒能否轉化爲這些食草生物的身體的一部分，科學界一直沒有定論。

在新研究中，DeLong先是花了大量時間用數學來描述捕食者-被食者的動力學。在實驗方面，他從一個平靜的池塘中採集水樣，在將水樣帶回實驗室後，他把所有能控制的微生物都集中到一些液滴中。最後，他向液滴里加入大量的綠藻病毒。

24小時後，DeLong在液滴中尋找將病毒視爲食物而非威脅的物種，結果發現了在水中茁壯成長的彈跳蟲。

彈跳蟲，是一種纖毛蟲，可以吞食病毒。（圖/Proyecto Agua via flickr）

這是一種常見的、生活在世界各地的淡水系統中的原生生物，它們是一種纖毛蟲，有着能推動其在水中游動的毛髮狀纖毛。

在實驗中，研究人員觀察到在經過短短兩天時間後，綠藻病毒的數量銳減到了原來的1/100。在此期間，除了綠藻病毒之外沒有其他食物可吃的彈跳蟲的數量，在同一時間段內平均增長了約15倍。相比之下，沒有綠藻病毒可吃的彈跳蟲沒有生長。

捕食者 vs 被食者？

爲了確認彈跳蟲真的在吞食這些病毒，研究人員在將綠藻病毒添加到液滴中之前，用熒光綠色染料標記了綠藻病毒的DNA。果不其然，他們在彈跳蟲的液泡中，也就是它們的“胃”中，很快發現了綠色的熒光。

綠藻病毒顆粒會感染微型的綠藻。（圖/Kit Lee and Angie Fox via unl.edu）

這是證明這些纖毛蟲正在吞食綠藻病毒，且這些病毒正維持着這些微生物的生命的確鑿證據。它表明只含病毒的“飲食”，也足以促進某些生物的生理生長，甚至能提高它們的種羣規模。

但研究人員仍不滿足於此。他們還繪製了綠藻病毒的衰減與彈跳蟲的增長，再將這些數據與其他的經典營養鏈模型進行擬合，發現這種關係基本上符合生態學家在水生環境中觀察到的其他微型捕食者與被食者之間的關係。

具體來說，彈跳蟲會將大約17%的被吞食的綠藻病毒質量轉化爲自己的質量。這一百分比與草履蟲在吞食了細菌，以及毫米長的甲殼類動物吞食了藻類時的質量轉化百分比一致。這些數據都確定了彈跳蟲與綠藻病毒的相互作用，是一種營養相互作用。

自然界的virovory

在證實了這些發現後，研究人員爲了描述這種特殊的“飲食”，創造了一個新的術語“virovory”，大致意爲“食病毒性”。

後來，DeLong和他的同事們還發現了像彈跳蟲一樣，只靠吃病毒就能茁壯成長的其他纖毛蟲。DeLong表示，這樣的物種越多，就越有可能在野外發生virovory，進而可能影響全球已知的與病毒有關的碳循環。

的確，在野外廣泛食用綠藻病毒的連鎖反應可能對碳循環產生深遠影響。已知綠藻病毒可以感染微小的綠藻，被綠藻病毒感染的單細胞宿主會像氣球一樣破裂，將碳和其他營養元素釋放到開放水域中。

研究人員通過粗略估算病毒、纖毛蟲和水量，計算出一個小池塘裡的纖毛蟲每天可能會吃掉10萬億個病毒。如果這種情況真的是以這種規模在發生，那麼它將完全改變我們對全球碳循環的看法。

值得探索的問題還有很多。接下來，研究人員想看看virovory是如何影響食物網、物種進化和種羣動態的。但在此之前，他們必須弄清楚的是，這是否真實發生在野外。

#創作團隊：

撰文：糖獸

排版：雯雯

#參考來源：

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

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

#圖片來源：

封面圖&首圖：Proyecto Agua via flickr