科学家发现230种新的巨型病毒，影响海洋生物和健康

巨型病毒在被称为原生生物的单细胞海洋生物的生存中起着重要作用。这些包括藻类、变形虫和鞭毛虫，它们构成了海洋食物网的基础。由于这些原生生物是食物链的重要组成部分，这些大型DNA病毒通常会对各种公共卫生危害负责，包括有害的藻华。

罗森斯蒂尔海洋、大气和地球科学学院的科学家们的一项新研究可能有助于揭示我们水道和海洋中存在的多种病毒。这些知识可以帮助当地领导人更好地为有害藻华可能影响其海岸线或当地海湾、河流或湖泊中存在任何其他病毒做好准备。

研究人员使用高性能计算方法，在公开的海洋宏基因组数据集中鉴定出230种新型巨型病毒，并对其功能进行了表征。

发表在Nature npj virus杂志上，他们的发现包括发现了以前文献中未知的新巨型病毒基因组。在这些基因组中，鉴定了530种新的功能蛋白，包括9种参与光合作用的蛋白。这表明这些病毒可能能够在感染期间操纵宿主和光合作用过程。

“通过更好地了解巨型病毒在海洋中的多样性和作用，以及它们如何与藻类和其他海洋微生物相互作用，我们可以预测并可能管理有害的藻华，这对佛罗里达州以及全世界的人类健康都是一种危害，”该研究的合著者、海洋生物学与生态学系助理教授Mohammad Moniruzzaman说。“巨型病毒通常是许多浮游植物死亡的主要原因，浮游植物是支持海洋生态系统和食物来源的食物网的基础。巨型病毒中发现的新功能可能具有生物技术潜力，因为其中一些功能可能代表新的酶。”

直到最近，由于生物信息管道的限制，科学方法在很大程度上没有发现巨型病毒。研究人员创建了一种名为BEREN（从环境元中恢复真核病毒的生物信息学工具）的创新工具，旨在在广泛的公共DNA测序数据集中识别巨型病毒基因组。

“我们发现巨型病毒具有参与碳代谢和光合作用等细胞功能的基因，传统上只存在于细胞生物中，”该研究的主要作者、罗森斯蒂尔学院海洋生物与生态系的博士生本杰明·明奇说。“这表明巨型病毒在感染期间操纵宿主代谢和影响海洋生物地球化学方面发挥着巨大作用。”。“

作者使用弗罗斯特数据科学与计算研究所（IDSC）迈阿密大学的Pegasus超级计算机来处理和组装大型宏基因组——每个库通常超过千兆碱基——从而重建了数百个微生物群落库。

”这项研究使我们能够创建一个框架来改进现有的检测新型病毒的工具，这有助于我们监测水道中的污染和病原体。“Minch补充道。

研究小组从极地到极地的九个大型全球海洋采样项目下载了DNA测序数据。使用BEREN，他们从数据中恢复了巨型病毒基因组。然后使用公开的基因功能数据库对基因组进行注释，以表征这些病毒编码的功能。将这些基因组与所有现有的巨型病毒代表进行比较，以确定新的功能。

用于促进这项研究的BEREN程序通过提供一个易于使用的一站式工具来识别和分类测序数据集中的巨型病毒，从而填补了研究领域的空白。BEREN可供任何人使用，可以在以下网址下载：gitlab.com/benminch1/BEREN

这项研究题为“全球海洋巨型病毒基因组和功能多样性的扩展，该研究于2025年4月21日发表在《自然npj病毒》杂志上。作者是迈阿密大学Rosenstiel海洋、大气和地球科学学院的Benjamin Minch和Mohammad Moniruzzaman