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研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因

2024-3-10 71 3/10

科学家发现,感染微生物的病毒会影响甲烷循环,从而对气候变化产生重大影响。这项研究分析了来自不同环境的 DNA,结果表明病毒对环境的影响因生境而异。这项研究强调了病毒、微生物和甲烷排放之间的复杂关系,表明有必要进一步探索病毒在气候动力学中的作用。

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因

研究发现,微生物一旦受到感染,就会携带产生甲烷的新基因。

最近的一项研究揭示,感染微生物的病毒在甲烷(一种强效温室气体)的环境循环中发挥着关键作用,从而加剧了气候变化。

通过分析从各种湖泊到牛胃内部等15种不同栖息地采集的近1000组元基因组DNA数据,研究人员发现,微生物病毒携带有控制甲烷过程的特殊遗传元素,即辅助代谢基因(AMGs)。根据生物栖息地的不同,这些基因的数量也会不同,这表明病毒对环境的潜在影响也因其栖息地而异。

这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心副研究员钟志平说,这一发现为更好地理解甲烷如何在不同生态系统中相互作用和移动提供了重要依据。

"了解微生物如何推动甲烷过程非常重要,"钟说,他也是一名微生物学家,研究微生物如何在不同环境中进化。"微生物对甲烷代谢过程的贡献已经研究了几十年,但对病毒领域的研究在很大程度上仍然不足,我们希望了解更多"。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

病毒在温室气体排放中的作用

病毒帮助促进了地球上所有的生态、生物地球化学和进化过程,但科学家们直到最近才开始探索它们与气候变化的关系。例如,甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体排放源,但主要是由被称为古细菌的单细胞生物产生的。

这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学微生物组科学中心微生物学教授马修-沙利文(Matthew Sullivan)说:"病毒是地球上最丰富的生物实体。在这里,我们在一长串病毒编码的代谢基因中增加了甲烷循环基因,从而扩大了我们对其影响的了解。我们的团队试图回答病毒在感染过程中实际操纵了多少'微生物代谢'"。

尽管微生物在加速大气变暖方面发挥的重要作用现已得到广泛认可,但人们对感染这些微生物的病毒所编码的甲烷代谢相关基因如何影响它们的甲烷产生却知之甚少,钟南山说。为了解开这个谜团,钟志平和他的同事们花了近十年的时间从独特的微生物库中收集和分析微生物和病毒 DNA 样本。

研究小组选择的最重要的研究地点之一是克罗地亚自然保护区内的弗拉纳湖。在富含甲烷的湖泊沉积物中,研究人员发现了大量影响甲烷产生和氧化的微生物基因。此外,他们还发现了多种病毒群落,并发现了 13 种有助于调节宿主新陈代谢的 AMG。尽管如此,没有任何证据表明这些病毒本身直接编码甲烷代谢基因,这表明病毒对甲烷循环的潜在影响因其栖息地而异,钟说。

牲畜和环境影响

总之,研究显示,甲烷代谢AMG更有可能在宿主相关环境(如牛胃内部)中发现,而在环境栖息地(如湖泊沉积物)中发现的这些基因则较少。由于奶牛和其他牲畜也造成了全球约 40% 的甲烷排放,他们的研究表明,病毒、生物和整个环境之间的复杂关系可能比科学家们曾经想象的更加错综复杂。

钟说:"这些发现表明,病毒对全球的影响被低估了,值得引起更多关注。"

虽然目前还不清楚人类活动是否影响了这些病毒的进化,但研究小组希望从这项工作中获得的新见解能让人们进一步认识到传染源对地球上所有生命的影响力。尽管如此,要继续深入了解这些病毒的内在机制,还需要进一步的实验来进一步了解它们对地球甲烷循环的贡献,钟南山说,尤其是当科学家们在研究如何减少微生物驱动的甲烷排放时。

他说:"这项工作是掌握气候变化的病毒影响的第一步。我们还有很多东西要学。"

编译自:ScitechDaily

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