海洋中发现5 500多种全新RNA病毒

发布时间：22年05月28日

编译哔星

2022年4月，《科学》杂志刊载了一份新研究：通过对海洋中遗传物质的分析，已确定数千种过去未知的RNA病毒，并将已知RNA病毒门类数从5个增加到10个。

RNA病毒以其在人类群体内引发的疾病——从普通感冒到COVID-19——而闻名，它们还能感染对人类来说很重要的动植物。

RNA病毒的进化速度比DNA病毒快得多。科学家虽然已经对自然生态系统中数十万种DNA病毒完成编目，但就RNA病毒所做的研究相对较少。

与人类和其他由细胞组成的生物体不同，病毒缺乏独特的、可用作“遗传条形码”的DNA短片段。如果缺少这类条形码，要想辨别不同种类的病毒绝非易事。为绕开此限制，研究人员决定找到那个指导RNA编码的RNA聚合酶（RdRp）的基因。

RdRp允许病毒复制其遗传物质，是唯一一种被所有RNA病毒共享的蛋白质，对于病毒复制至关重要。不同种类RNA病毒的RdRp基因彼此存在微小差异，这有助于我们区分RNA病毒种类。

因此，研究人员筛查了一个RNA序列全球数据库，其中序列来自塔拉海洋探险全球研究项目（Tara Oceans Expeditions，为期4年）收集的浮游生物。浮游生物是海洋食物网的重要组成部分，也是RNA病毒的常见宿主。我们最终确定了超过44 000个编码病毒蛋白的基因。

下一个挑战是确定这些基因之间的演化关系。两个基因越相似，拥有它们的病毒就越可能密切相关。由于我们选出的这些序列在很久以前就已经进化（可能早于第一个细胞），因此有望表明新病毒从哪位共同祖先处分离而来的遗传“标签”已然丢失。不过机器学习使我们能够系统地组织这些序列，更加客观地检测差异。

此次研究总共鉴定了5 504种新的海洋RNA病毒。通过对这些新序列进行地理绘图，我们发现其中两个新门类分布于广阔的海洋区域，且数量惊人。当然，它们呈现出区域偏好——Taraviricota门病毒（“Tara”取自塔拉海洋探险队的英文名）偏好温带和热带水域，Arctiviricota门病毒（“Arcti”取自北冰洋的英文名）则偏好北冰洋海域。

我们相信Taraviricota可能是研究人员长期以来一直在寻找的RNA病毒进化中缺失的环节，它连接了RNA病毒的两个已知分支（在复制方式上存在差异）。

这些新序列助力科学家更好地了解RNA病毒的进化史，认知地球早期生命的演化。

RNA病毒可能引发致命疾病，例如COVID-19。它们也在生态系统中发挥着至关重要的作用，因为它们可以广泛感染各类生物体，包括能从化学水平上影响环境和食物网的微生物。

绘制出RNA病毒的生活区域，有助于阐明它们如何影响那些驱动着地球上许多生态过程的有机体。此外，该研究还提供了更完善的工具，可帮助科学家就不断增长的基因数据库进行新病毒的编目分类。