#微生物的合并：研究表明低营养条件会改变病毒感染#我们所知道的是：当病毒感染细菌时——这在海洋、土壤甚至人类肠道中都很常见——这种相互作用会产生一种全新的生物，称为“病毒细胞”。但科学家们仍在了解这种微生物的合并是如何影响周围环境的。

图形摘要：Cristina Howard Varona，使用Biorender创建

　　四年前，科学家们在实验室中发现了一个令人惊讶的海洋细菌，它们被两种不同的病毒感染：这些感染导致了两种截然不同的病毒细胞，其功能完全由病毒需求而非细菌起源决定。

　　俄亥俄州立大学微生物学研究科学家、该研究的第一作者克里斯蒂娜·霍华德·瓦罗纳说：“所以，即使是同一个母细胞，它们的运作方式也不同。你让同一个实体从两种不同的病毒变成了两个不同的实体。”。“这很有趣，因为病毒感染一直在发生。”

　　这一发现是在被认为最适合观察一种以前未知的现象的实验条件下做出的，这种现象包括水中高水平的营养磷酸盐。霍华德·瓦罗纳及其同事在一项新的研究中重复了这项工作，该研究在与自然世界更相似的低磷酸盐条件下进行，那里的海洋区域缺乏营养。

　　他们发现，这些真实世界的条件对病毒感染如何影响宿主细菌产生了巨大的影响，以至于这两种类型的感染细胞在论文中被表示为维恩图，以显示它们单独或组合使用的功能和特征，这是由于它们的低营养环境。

　　这项研究最近发表在《ISME杂志》上。

　　新发现的重点不仅在于这两种病毒细胞在海洋低磷酸盐区域的单独行为，还在于环境对病毒感染细菌的常规事件有多大影响。

　　霍华德·瓦罗纳说：“当你只消耗一种营养素时，它会产生巨大的影响——它会改变感染的情况，尽管它与早期研究中的细胞和病毒相同。”。

　　“那么，如果我们更加饥饿或耗尽不同的营养物质，会发生什么呢?这告诉我们，在更接近自然界的营养条件下研究细胞和病毒细胞将非常重要。”

　　这两项研究的共同高级作者、俄亥俄州立大学微生物学教授Matthew Sullivan表示，这项研究有可能改善海洋微生物系统的大规模建模，迄今为止，海洋微生物系统往往缺乏病毒细胞成分。

　　“如果我们要预测生物体如何对海洋地球化学做出贡献，我们需要知道细胞群体是如何相互作用的，它们是如何从环境中获得营养的，以及这如何改变构成细胞的有机物质的组成，以及所有东西是如何共同导致气候变化和海洋对气候变化的反应的，”沙利文说，他也是土木、环境和大地测量工程教授，也是俄亥俄州立大学微生物组科学中心的创始主任。

　　“土壤中的微生物建模也是如此，因为土壤也没有营养丰富的环境，我们对病毒细胞以及它们如何对根系和作物的健康做出贡献知之甚少。”

　　在这项新的研究中，研究人员发现，这两种感染病毒确实对主导这两种病毒细胞的功能有很大的控制作用。

　　这些被称为噬菌体的病毒因其截然不同的特性而被选中：一种在基因组上与宿主细菌非常相似，因此它专注于回收现有资源，另一种则不太相似的噬菌体必须更加努力地产生资源。在这两种情况下，目的都是获取能量，最大限度地复制病毒并最终杀死宿主。

　　霍华德·瓦罗纳说：“但这些差异在低磷酸盐环境中缩小了，所以它们不那么重要——这表明环境对病毒细胞行为的影响可能比感染病毒更强。”。

　　然后，两种病毒细胞在应对饥饿时都有共同的活动：激活全细胞的应激反应，从代谢脂肪而不是碳水化合物中获得能量，并减少它们从环境中消耗的有机物量。

　　霍华德·瓦罗纳说：“世界上的每一个细胞都需要磷酸盐来制造DNA和能量，所以没有磷酸盐，就没有生命、功能和新陈代谢。”。“我们已经证明，在这些条件下，病毒细胞具有共性。它们感觉到营养的限制，并且表现得比在营养丰富的环境中生长时更相似。”。

　　“环境对病毒感染非常重要——所以你可以想象，每种环境都是如此。”

　　研究人员将把他们从海洋环境中学到的大部分知识应用于土壤病毒细胞的研究。

　　合著者包括俄亥俄州的Azriel Krongauz、Natalie Solonenko、Ahmed Zayed和Subhadeep Paul;密歇根大学的共同第一作者Morgan Lindback和共同高级作者Melissa Duhaime;亚利桑那大学的Jane Fudyma和Malak Tfaily;能源部的William Andreopoulos和Tijana Glavina del Rio;以及西北太平洋国家实验室的Heather Olson、Young Mo Kim、Jennifer Kyle和Joshua Adkins。

　　更多信息：Cristina Howard Varona等人，环境特异性病毒细胞代谢重编程，ISME期刊(2024)。