对两条战线的攻击可能会迫使海洋细菌吸收更多的碳

新的研究发现，已知从空气中吸收二氧化碳的海洋细菌类型需要更多的能量(以碳的形式)和其他资源，因为它们同时被病毒感染并面临附近捕食者的攻击。

海洋中的病毒非常丰富，现在的研究表明，海洋病毒具有有益的功能，包括帮助推动从大气中吸收的碳永久储存在海底。当病毒感染该环境(实际上是任何地方)中的其他微生物时，这种相互作用会导致产生全新的生物体，称为“病毒细胞”。

在这项新研究中，研究人员使用了蓝藻细胞——蓝藻通过光合作用吸收碳并释放氧气，这些细菌已经感染了病毒。在旨在模拟自然的实验室条件下，对受感染细菌的基因激活和新陈代谢变化的分析暗示了一种有趣的可能性：病毒感染和在饥饿的捕食者微生物之间漂移的双重威胁可能导致蓝细胞吸收更多的碳。

“这些生物体的更多能量可能意味着更多的CO2固定，因此我推测由于捕食者、光合细菌和病毒之间的相互作用，大气中的碳下沉和碳封存更大，”该研究的第一作者CristinaHoward-Varona说。该研究和俄亥俄州立大学微生物学研究科学家。

这项工作标志着研究人员首次观察到这些细菌，同时它们同时感染了病毒并漂浮在吃掉它们的称为原生生物的生物体中。

“海洋覆盖了我们星球70%的面积，为我们抵御气候变化提供了缓冲——在地表之下，存在着我们知之甚少的所有这些复杂的相互作用，”该研究的共同资深作者、该研究的教授马修·沙利文(MatthewSullivan)说。俄亥俄州立大学微生物学。

“我们了解到，这些光合细菌是海洋气候变化的最重要参与者，它们不仅过着自己的生活。它们正受到吃掉它们的更大生物和更小的‘有机体’的攻击。——感染它们的病毒，”沙利文说。“有趣的是，病毒感染将单细胞生物完全转化为这些病毒细胞，我们现在才刚刚开始了解病毒细胞如何促进海洋循环和影响气候变化。”

研究小组通过在海水中结合蓝藻聚球藻、病毒和一种名为Oxyrrhiarina的原生生物来创造类似海洋的条件，从而创造出蓝细胞，然后被原生捕食者攻击。然后，他们将在这些条件下观察到的受感染细菌的基因表达和代谢变化与三个对照进行比较：单独的未感染细菌、单独的蓝藻细胞和存在原生生物的未感染细菌。

使用各种计算技术，研究人员发现当原生捕食者被引入海洋水环境时，受感染细菌的基因表达和代谢相关分子存在显着差异，并指出其中一些变化可追溯到细菌内部的感染病毒。细胞，这表明原生生物的存在可以被蓝细胞感知到。

“从病毒感染中产生的实体——蓝细胞——具有完全不同的新陈代谢和寿命，它关心不同的功能，”霍华德-瓦罗纳说。“在更大的原生生物存在的情况下，这些病毒细胞需要更多的资源和更多的能量才能生存。你必须同时看到所有三个玩家才能看到能量需求的增加。

“作为其中的一部分，病毒需要更多的能量来创造更多的自身副本——但它从哪里得到它?它正在固定碳，碳被转化为糖，而糖则作为能量燃烧。”

蓝细胞也向水中释放与新陈代谢相关的营养物质，这些营养物质被原生生物吃掉——这是以前从未进行过的观察。

海洋中的微生物从大气中吸收了一半人类产生的二氧化碳，并产生了我们呼吸的一半氧气——但关于在这个过程中发挥作用的所有生态系统因素，仍有很多需要了解。

“这项工作代表了基线数据，这些数据对于加深我们对海洋中碳循环如何运作以及病毒所起的作用的理解非常重要，”俄亥俄州立中心的土木、环境和大地测量工程教授兼创始主任沙利文说。微生物组科学。