在海洋中發現5 500多種全新RNA病毒

2022年4月，《科學》雜志刊載了一份新研究：通過對海洋中遺傳物質的分析，已確定數千種過去未知的RNA病毒，并將已知RNA病毒門類數從5個增加到10個。

RNA病毒以其在人類群體內引發的疾病——從普通感冒到COVID-19——而聞名，它們還能感染對人類來說很重要的動植物。

RNA病毒的進化速度比DNA病毒快得多。科學家雖然已經對自然生態系統中數十萬種DNA病毒完成編目，但就RNA病毒所做的研究相對較少。

與人類和其他由細胞組成的生物體不同，病毒缺乏獨特的、可用作“遺傳條形碼”的DNA短片段。如果缺少這類條形碼，要想辨別不同種類的病毒絕非易事。為繞開此限制，研究人員決定找到那個指導RNA編碼的RNA聚合酶（RdRp）的基因。

RdRp允許病毒復制其遺傳物質，是唯一一種被所有RNA病毒共享的蛋白質，對于病毒復制至關重要。不同種類RNA病毒的RdRp基因彼此存在微小差異，這有助于我們區分RNA病毒種類。

因此，研究人員篩查了一個RNA序列全球數據庫，其中序列來自塔拉海洋探險全球研究項目（Tara Oceans Expeditions，為期4年）收集的浮游生物。浮游生物是海洋食物網的重要組成部分，也是RNA病毒的常見宿主。我們最終確定了超過44 000個編碼病毒蛋白的基因。

下一個挑戰是確定這些基因之間的演化關系。兩個基因越相似，擁有它們的病毒就越可能密切相關。由于我們選出的這些序列在很久以前就已經進化（可能早于第一個細胞），因此有望表明新病毒從哪位共同祖先處分離而來的遺傳“標簽”已然丟失。不過機器學習使我們能夠系統地組織這些序列，更加客觀地檢測差異。

此次研究總共鑒定了5 504種新的海洋RNA病毒。通過對這些新序列進行地理繪圖，我們發現其中兩個新門類分布于廣闊的海洋區域，且數量驚人。當然，它們呈現出區域偏好——Taraviricota門病毒（“Tara”取自塔拉海洋探險隊的英文名）偏好溫帶和熱帶水域，Arctiviricota門病毒（“Arcti”取自北冰洋的英文名）則偏好北冰洋海域。

我們相信Taraviricota可能是研究人員長期以來一直在尋找的RNA病毒進化中缺失的環節，它連接了RNA病毒的兩個已知分支（在復制方式上存在差異）。

這些新序列助力科學家更好地了解RNA病毒的進化史，認知地球早期生命的演化。

RNA病毒可能引發致命疾病，例如COVID-19。它們也在生態系統中發揮著至關重要的作用，因為它們可以廣泛感染各類生物體，包括能從化學水平上影響環境和食物網的微生物。

繪制出RNA病毒的生活區域，有助于闡明它們如何影響那些驅動著地球上許多生態過程的有機體。此外，該研究還提供了更完善的工具，可幫助科學家就不斷增長的基因數據庫進行新病毒的編目分類。

接下來的任務是弄清楚哪些基因可能丟失，以及它們如何隨時間變化。揭示這些基因可以幫助科學家更深入理解RNA病毒的工作原理。

資料來源 The Conversation