罗丁豪

病毒体型微小，但无处不在。据估算，世界上病毒的数目大约是1031，比宇宙中的恒星总数还要多1亿倍，总重量则与250亿人的体重相当。几乎所有的物种，都会被病毒感染。但奇怪的是，病毒似乎处于食物链之外——病毒只顾着感染并蚕食生物，却不会被生物当成食物。因此，生物学家一直在寻找噬食病毒的生物。最近，他们终于在两类原生生物的体内，找到了它们食用病毒的证据。

寻找“噬病毒体”

要找到食用病毒的生物，没那么简单。此前，科学家就发现一些原生生物体内有病毒的DNA，因此怀疑它们有可能吃下了病毒。但美国毕格罗海洋科学实验室（Bigelow Laboratory for Ocean Sciences）的拉穆纳斯·斯特潘纳乌斯卡斯（Ramunas Stepanauskas）研究员认为，这些实验室培养的原生生物并不能代表自然界中的情况。为了了解在自然情况下原生生物是否真的以病毒為食，斯特潘纳乌斯卡斯的团队决定前往海岸，搜集海洋浮游生物的信息。

左：聚胞动物;右：皮胆虫

海洋浮游生物是一类具有进化和功能多样性的单细胞真核生物。含叶绿素的原生生物对整体碳固定有显著贡献，而不含叶绿素的异养生物和质体混合营养菌被认为是原核生物和原生生物的重要捕食者。由于它们体型微小，种类繁多，其对生物地球化学循环的影响仍然知之甚少。

他们在美国缅因州的海湾和地中海里总共采集了上千个样本，并对这些样本进行了单细胞基因组（single-cell genomics）分析。发现这些原生生物来自十多个不同的门。其中，有两类原生生物皮胆虫（picozoan）和聚胞动物（choanozoan）的样本中，每一个个体都含有病毒DNA，相比之下细菌的DNA却很少。这暗示这类原生生物是单独摄取了病毒，而不是摄食被病毒感染的细菌而获得这些DNA的。

虽然都是浮游原生生物，但这两类生物之间的亲缘关系比树木和人类之间的亲缘关系还要远，因此病毒是不可能同时感染这两类生物的所有个体的。这说明这两类生物极有可能以病毒为食。

虽然有些原生生物可能以细菌为食，而噬菌体（以细菌为宿主的病毒）会寄生在细菌中，从而一起成为原生生物的晚餐，但是皮胆虫和聚胞动物样本中只有大量病毒DNA，却很少出现细菌DNA，这足以排除“搭便车”的可能性。

并且，皮胆虫长度仅3微米，细菌的大小则为0.5到5微米，皮胆虫的进食“器官”根本不足以吞噬细菌，吃下病毒倒是绰绰有余。

研究团队称，加上实验室研究，我们终于有证据证明，噬食病毒的原生生物的确存在。团队的分析结果于9月24日发表在《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）期刊上。

不论是对于皮胆虫还是聚胞动物研究来说，这都是激动人心的发现。一方面，聚胞动物长3到10微米，是动物和真菌的近亲，与海绵的鞭毛细胞（choanocyte）有着惊人的相似之处。而皮胆虫自发现以来，科学家都未弄清皮胆虫究竟吃什么，毕竟它们的“嘴”连细菌都吃不下。

“病毒含有丰富的磷和氮，或许能给皮胆虫和聚胞动物的伙食增添一些重要的营养元素。”毕格罗海洋科学实验室的生物信息学家朱莉娅·布朗（Julia Brown）指出。既然病毒不只消灭其他生物，还会反被其他生物消灭，在食物链中缺少的那一个节点，如今也能补上了。

“病毒穿梭模型”的简化图

填补生态圈空缺

对于生物学家来说，这项研究可能解决了一个重要问题：原生生物能直接调控病毒的数量。此前，最常用于解释海洋中病毒的角色的模型是“病毒分流模型”（viral shunt model）。这类简单的病毒-宿主-捕食者（virus-host-consumer）模型最后会导致病毒和微生物之间激烈的资源竞争，从而导致其中一方的胜利和另一方的消失。而这次发现的原生生物能直接噬食病毒的证据，实际上稳定了这三者之间的交互，维持了平衡。

这个最新发现则支持了“病毒穿梭模型”（viral shuttle model）。在这个模型中，病毒既将其宿主裂解成溶解有机物，送至食物链底端，又被小型浮游生物（例如皮胆虫和聚胞动物）食用，将自身包含的有机物送至食物链上端。

现在我们总算知道，就连“感染一切”的病毒，也会沦为小小单细胞生物的晚餐，在大自然的动态平衡中，没有谁可以成为漏网之鱼。而这项“改写生物书”的发现，或许能为海洋生态研究带来全新的思考方式。而我自己的第一想法是能不能用来制作抗病毒的药剂呢？

（本文经授权转载自“把科学带回家”微信公众号，有删节）