马萨诸塞州的一片森林近 30 年来一直在进行世界上运行时间最长的土壤变暖实验,测量高温对生活在泥土中的微小生命形式的影响。
随路气候变化正在发生,你可以说未来本身就埋藏在这炙热的泥土中。但我们未知的明天并不是隐藏在那里的全部。
在这个超大的户外研究实验室里,科学家有了意外的发现,发现了16个罕见的“巨人”这对科学来说是全新的。
“我们并不是在寻找巨型病毒,”说马萨诸塞大学阿默斯特分校 (UMass) 的生物学家杰夫·布兰查德 (Jeff Blanchard)。
“我们的目标是直接从环境中分离细菌,以了解微生物群落如何因土壤变暖而发生变化。”
(麻省大学阿默斯特分校/杰夫·布兰查德)
曾几何时,当土壤变暖还没有发生时同样重要科学家们认为所有的病毒都是非常小的东西,比细菌小得多,这是今天需要理解的现象。
而且因为病毒似乎与三个“生命领域”根本不同– 细菌、古细菌和真核生物 – 有怀疑他们在技术上是否还活着。
然而,近代以来,人们发现巨型病毒挑战了其中一些科学概念,研究人员发现未知病毒株它们栖息于更大的物理形态(与细菌竞争),并且也具有更大、更复杂的基因组。
这些巨型病毒是本世纪才发现,到目前为止,它们通常被发现在水生栖息地。
仅出于这个原因,哈佛森林的发现就非常了不起,因为这是第一次在陆地生态系统中发现巨型病毒,而且全部来自一丛泥土。
“从单个采样点生成的宏基因组数据包含更多的新巨基因组比我迄今为止见过的任何其他数据集都要多,”说来自能源部联合基因组研究所(JGI)的生物信息学家弗雷德里克·舒尔茨(Frederik Schulz)是该团队的成员之一。
“我们在这项研究中恢复了 16 个不同的巨型病毒基因组,但我们仅仅触及了表面。如果我们在同一位点进行更多采样,这个数字很容易就会增加一倍、三倍甚至四倍。”
为了识别微生物,研究人员将它们悬浮在含有与 DNA 结合的无毒染料的溶液中,并使用了一种称为荧光激活细胞分选(FACS) 分离单个细胞。
另一种方法称为微型宏基因组学,帮助团队对大约 2000 个单个细胞的 DNA 进行了测序,最终发现了科学界未知的 16 种巨型病毒。
研究人员表示,这种方法可以比以往更容易地识别土壤中的病毒宏基因组将来。
但它已经扩大了我们对这些微生物的基因了解,增加了我们对巨型病毒总数的记录系统发育多样性超过 20%,并发现了一些迄今为止发现的最大病毒。
“土壤极其多样化,”说麻省大学研究人员之一劳伦·阿尔泰奥(Lauren Alteio)表示,“我们才刚刚开始触及其中的生物体和病毒的表面。”
研究结果报告于自然通讯。