海洋不僅容納大型捕食者，例如鯊魚或逆戟鯨。即使在微觀領域，一些單細胞物種也會消耗掉其他物種。鞭毛蟲屬于這些單細胞捕食者。它們廣泛分布在海洋中，以細菌和小藻類為食。鞭毛鞭毛蟲被認為是動物中接近的活單細胞近親，可以轉變?yōu)槎嗉毎麪顟B(tài)。因此，經常對它們進行研究以了解像我們這樣的多細胞生物是如何形成的。

      現在，由Alexandra Z. Worden教授(德國基爾市GEOMAR亥姆霍茲海洋研究中心/美國MBARI的蒙特雷灣水族館研究所)帶領的一組科學家，對鞭毛鞭毛蟲與病毒之間的相互作用提供了見解。經過多年的努力，該團隊能夠在這些單細胞捕食者中檢測到巨型病毒的基因組。該病毒的基因組大小和基因數量與小型細菌相當。比基因組大小更令人驚訝的是它編碼并帶給宿主的許多功能。這項研究剛剛發(fā)表在“國家科學院學報”雜志上。

      為了進行這項研究，科學家們反復使用高科技儀器出海，其目標是使用基于激光的可視化系統觀察水中的所有捕食性單細胞生物。然后，他們在稱為單細胞分選的過程中將這些細胞與其他微生物分開。Worden教授解釋說：“然后，對野生的每個捕食者進行了測序-來自一個太平洋樣本的單細胞種類主要由未養(yǎng)殖的鞭毛藻物種控制。”

      Worden Lab的博士后研究員，該報告的作者David Needham博士在同一細胞中發(fā)現了病毒的基因組序列。他表明，該病毒顯著編碼微生物視紫紅質蛋白和相關色素的基因，這是以前在病毒中不曾見過的一組基因。已知其他類型的視紫紅質系統負責檢測脊椎動物和許多其他動物的眼睛中的光。

       來自美國，加拿大和英國的GEOMAR / MBARI團隊和合作者專注于基于基因組的發(fā)現以及病毒的進化生物學和分布，而東京大學，理研大學生物系統動力學研究中心和其他合作團隊日本機構領導的研究產生了蛋白質的晶體結構，并證明了它起著光驅動質子泵的作用。

      Worden教授強調說：“總的來說，這意味著宿主就像許多動物一樣是掠食性動物，在被病毒感染時會利用陽光。”研究人員還拓寬了對這些基因在海洋巨型病毒中的分布的認識，并表明視紫紅質蛋白可能在真核細胞中具有許多特殊作用，包括浮游植物和單細胞捕食者。尚待闡明的是病毒在宿主細胞中的確切作用。“它是用于能量傳遞嗎?還是一種新的光感應功能，可能會推動運動或其他行為?”Worden教授強調這些是重要的開放性問題。

       Worden團隊和合作者的這項研究是GEOMAR科學家剛剛發(fā)表的關于病毒在海洋生態(tài)系統中的作用的兩份報告之一。在采用一系列創(chuàng)新的方法在合作研究中心1182的框架另一個顯著的研究“Metaorganisms，”漢努瑤烏特教授Humeida的研究小組公布的結果顯示細菌，病毒感染細菌(噬菌體)之間的復雜關系，和海綿。他們發(fā)現，即使是相鄰的海綿動物，盡管可以大量過濾相同的海水以捕獲食物顆粒，但它們還是各自*的，特定物種的病毒群落。作者馬丁·賈恩(Martin T. Jahn)說：“每個海綿個體都有自己*的病毒，與鄰近的海綿不同。”海綿中一組豐富的噬菌體賦予共生細菌以蛋白質，使細菌能夠逃脫宿主海綿的免疫反應。發(fā)現這些特定的噬菌體廣泛存在于與宿主相關的各種環(huán)境中，包括人類環(huán)境。

     “這兩項研究共同表明，我們才剛剛開始理解病毒在海洋生態(tài)系統中的作用，而且對于一般的地球生命也是如此。關于海洋病毒多樣性及其在生態(tài)系統過程中的功能意義的研究才剛剛開始， “ GEOMAR的Hentschel Humeida教授表示。Worden教授強調：“這兩項研究的強大之處在于，它們闡明了宿主病毒在野外相互作用的主要新特征，將xian進的技術和方法帶入了該領域，以研究未經養(yǎng)殖但廣泛使用的海洋生物。這為了解海洋社區(qū)，它們如何相互作用以及如何受到監(jiān)管打開了新的大門。在我們試圖了解未來社區(qū)的變化時，這些因素至關重要。”