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病毒比人类或植物感染更多。对于海洋中的微生物 - 包括那些每天捕获大气中一半碳的微生物 - 病毒是一种主要威胁。但是，将于2016年1月25日发表在“ 自然微生物学 ”杂志上的一篇论文表明，这些病毒群体的大小远不如科学家们长期认为的那样确定。
研究人员收集并重新审查了过去25年记录的超过5,600个海洋微生物细胞和病毒种群的估计数，研究人员发现病毒种群在不同地点之间以及海洋深度不同的情况下变化很大。该研究强调了控制气候模型和其他生物地球化学措施的另一个不确定因素。
“令人惊讶的是，正如人们所假设的那样，在微生物细胞数量和病毒数量之间没有恒定的关系，”乔治亚理工学院生物学院副教授Joshua Weitz说。该论文的两位高级合着者之一。“由于病毒是寄生虫，人们认为它们的数量会随着微生物的数量而线性变化。我们发现这个比例不会保持不变，而是随着微生物数量的增加而系统地减少。”
该研究涉及来自14个不同机构的作者，是由国家数学与生物合成研究所(NIMBioS)的一个工作组的一部分启动的，该研究所得到了国家科学基金会的支持。该研究在Burroughs Wellcome Fund和Simons Foundation的额外支持下完成。这项研究由诺克斯维尔田纳西大学微生物学教授Steven Wilhelm共同领导。
在研究人员检查的数据集中，病毒与微生物的比例在地表水中从大约1比1和150比1变化，在深海中从5比1和75比1变化。多年来，科学家们使用的基线比率是微生物的10到1到10倍 - 这可能不足以代表许多海洋生态系统的条件。
Weitz说：“病毒比微生物多100倍的海洋环境可能与病毒数量少得多的环境有很大不同的微生物回收率。” “我们的研究真正开始挑战病毒统一生态系统角色的概念。”
病毒的一个关键目标是蓝藻 - 海洋微生物，它们通过光合作用在将碳从大气中带出的过程中获得能量。这些微生物去除的碳会发生什么变化可能取决于它们是否被更大的放牧生物吃掉 - 或死于病毒感染。
当这些蓝藻死于感染时，它们的碳可能会留在水柱的顶部，在那里它可以滋养其他微生物。如果他们被较大的生物吃掉，他们的碳很可能会下降到更深的海洋，因为食草动物死亡或排泄粪便中的碳。
“病毒的作用是将一些碳从远海分流并将其保持在海洋表面，”威廉说。“量化病毒分流的强度仍然是一个至关重要的问题。”
当大多数人想到病毒时会想到流感和麻疹，但世界上大部分病毒实际上都会感染微生物。据估计，一升海水通常含有超过一百万种病毒。
为了更好地了解这一人群，研究人员对数十年来收集的微生物和病毒丰度数据进行了荟萃分析，包括许多共同作者收集的数据集，这些作者的实验室位于美国，加拿大和欧洲。 。数据是使用各种技术获得的，包括落射荧光显微镜和流式细胞术。
通过结合11个不同研究小组收集的数据，研究人员从许多较小的研究小组中创建了一幅大图。佐治亚理工学院的第一作者Charles Wigington和北亚利桑那大学的第二作者Derek Sonderegger分析了病毒和微生物细胞之间的统计关系，显示了变异的范围。
现有数据提供了有关病毒颗粒丰度的信息，而不是其多样性。病毒在目标微生物中具有选择性，这意味着真正的感染率需要重新关注病毒 - 微生物感染网络。
“未来的研究应该集中在相关相互作用的范围内检查海洋微生物和病毒之间的关系，”Weitz说，“需要更多的海洋调查来填补碳循环这一关键部分的许多空白。事实上，病毒微生物感染可以在全球范围内改变碳和营养物质的流动。“
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