科学家发现230种劫持光合作用的巨型海洋病毒

罗森斯蒂尔海洋、大气与地球科学学院科学家的新研究可能有助于解析水道和海洋中存在的多种病毒类型。这些知识可帮助当地管理者更有效地应对有害藻华侵袭海岸线的情况，或监测当地海湾、河流及湖泊中是否存在其他病毒。

研究人员采用高性能计算方法，在公开的海洋宏基因组数据集中识别出230种新型巨型病毒，并解析了其功能特征。

该研究发表于期刊《自然·npj病毒》，其发现包括在文献中首次揭示的新型巨型病毒基因组。在这些基因组内，研究人员解析出530种新型功能蛋白，其中包含9种参与光合作用的蛋白质。这表明这些病毒在感染过程中可能具备操纵宿主及光合作用进程的能力。

"通过深入理解海洋巨型病毒的多样性、作用机制及其与藻类等海洋微生物的互作关系，我们能够预测并可能控制有害藻华——这在佛罗里达乃至全球都是威胁人类健康的隐患，"研究合著者、海洋生物与生态学系助理教授穆罕默德·莫尼鲁扎曼解释道，"巨型病毒常是浮游植物大规模死亡的主因，而浮游植物构成支撑海洋生态系统的食物网基础。巨型病毒中发现的这些新颖功能具有生物技术应用潜力，部分功能可能代表新型酶类。"

受限于生物信息学流程，巨型病毒此前长期未被科学方法有效检测。研究团队开发出创新工具BEREN（环境宏基因组真核病毒识别生物信息学工具），专门用于在大型公共DNA测序数据集中识别巨型病毒基因组。

"我们发现巨型病毒拥有参与碳代谢及光合作用等细胞功能的基因——这些传统上仅存在于细胞生物体中，"研究第一作者、罗森斯蒂尔学院海洋生物与生态学系博士生本杰明·明赫表示，"这表明在感染过程中，巨型病毒对宿主代谢的调控及对海洋生物地球化学的影响远超预期。"

作者利用迈阿密大学弗罗斯特数据科学与计算研究所（IDSC）的飞马超级计算机，处理并组装了常超过千兆碱基/文库的大型宏基因组，成功重建数百个微生物群落文库。

"本研究使我们建立了改进现有病毒检测工具的框架，这将提升监测水道污染物及病原体的能力。"明赫补充道。

研究团队从覆盖地球两极的九项全球海洋采样计划下载DNA测序数据，通过BEREN工具从中提取巨型病毒基因组。利用公开基因功能数据库对这些基因组进行注释，解析病毒编码的功能特性，并与现有巨型病毒代表株进行功能比对。

本研究所用的BEREN程序填补了研究领域空白，为测序数据集的巨型病毒识别与分类提供易用的一站式工具。该工具开放使用，下载地址：https://gitlab.com/benminch1/BEREN

题为《全球海洋巨型病毒基因组与功能多样性的扩展》的研究于2025年4月21日发表于《自然·npj病毒》期刊，作者为迈阿密大学罗森斯蒂尔海洋、大气与地球科学学院的本杰明·明赫与穆罕默德·莫尼鲁扎曼。