病毒選擇搭乘而不是殺死細(xì)菌群體

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自荷蘭,、美國(guó)和巴西的研究人員在珊瑚礁附近茁壯成長(zhǎng)的微生物中發(fā)現(xiàn)病毒和細(xì)菌之間的相互作用顛覆傳統(tǒng)觀念,。隨著細(xì)菌密度在一種生態(tài)系統(tǒng)中增加，感染這些細(xì)菌的病毒數(shù)量也隨之增加,。人們普遍認(rèn)為這種不斷增加的病毒群體接著會(huì)殺死越來(lái)越多的細(xì)菌,，從而限制細(xì)菌群體規(guī)模。這是一種被稱(chēng)作“殺死獲勝者（kill-the-winner）”的模型---勝利者是這些茁壯生長(zhǎng)的細(xì)菌細(xì)胞,，殺手是感染它們的病毒（大多數(shù)殺菌病毒被稱(chēng)作噬菌體）,。

然而，在這項(xiàng)新的研究中,，研究人員研究了珊瑚礁附近的病毒-宿主之間的動(dòng)態(tài)行為,，研究結(jié)果提示著在某些條件下，病毒能夠改變它們的感染策略,。當(dāng)潛在的宿主細(xì)菌變得越來(lái)越多時(shí),，一些病毒放棄快速增殖，相反選擇平靜地停留在它們的宿主內(nèi),，因此降低它們的病毒數(shù)量,。研究人員將這種備擇模型稱(chēng)為“搭乘勝利者（piggyback-the-winner）”，而且它可能對(duì)基于噬菌體的藥物開(kāi)發(fā)和面對(duì)促進(jìn)細(xì)菌繁榮生長(zhǎng)的環(huán)境擾亂時(shí)的生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原產(chǎn)生影響,。相關(guān)研究結(jié)果于2016年3月16日在線發(fā)表在Nature期刊上,，論文標(biāo)題為“Lytic to temperate switching of viral communities”。

論文*作者,、美國(guó)圣地亞哥州立大學(xué)病毒生態(tài)學(xué)家Ben Knowles說(shuō),，“殺死勝利者似乎說(shuō)得通。它背后的邏輯已存在一段時(shí)間了,。這是一種非常有吸引人的推理,。”

Knowles、圣地亞哥州立大學(xué)博士后研究員Cynthia Silveira與一個(gè)合作小組決定測(cè)試這種新模型,。他們收集太平洋和大西洋珊瑚礁附近富含細(xì)菌的海水樣品,。他們?nèi)缓罄蔑@微成像和基因組技術(shù)分析了這些樣品中的細(xì)菌和感染它們的病毒的豐度和性質(zhì)。

基于殺死勝利者模型,，研究人員將期待在高細(xì)菌密度和生長(zhǎng)率的樣品中會(huì)在每個(gè)細(xì)菌發(fā)現(xiàn)更多的病毒,。然而，Knowles和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)*相反的情形：隨著細(xì)菌豐度增加,，病毒與細(xì)菌的比率顯著下降,。

接下來(lái),，Knowles和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：他們?cè)趤?lái)自圣地亞哥教士灣和原始珊瑚礁位點(diǎn)的海水中培養(yǎng)細(xì)菌和病毒多天，在其期間,，他們監(jiān)控病毒和細(xì)菌豐度,。這些結(jié)果與他們的現(xiàn)場(chǎng)取樣相匹配：當(dāng)細(xì)菌群體繁榮時(shí)，病毒數(shù)量保持相對(duì)較低的水平,。

為什么這些病毒不利用這個(gè)不斷增加的細(xì)菌群體從而感染它們并且快速增殖,？為什么它們不殺死這些勝利者？為了進(jìn)一步探究這種現(xiàn)象,，研究人員進(jìn)行宏基因組分析以便確定樣品中的這些病毒是表現(xiàn)出致命的掠奪特征,，還是表現(xiàn)出非掠奪性生活方式特征。有趣的是,，他們發(fā)現(xiàn)在含有更高細(xì)菌數(shù)量的樣品中,，病毒群體變得并不那么致命。

更多的病毒并不增殖,，也不殺死它們不斷增加的細(xì)菌宿主群體,，而是將它們自己整合進(jìn)它們的宿主內(nèi)。這些病毒更加緩慢地增殖,，避免與其他的病毒競(jìng)爭(zhēng),，而且也避免接觸宿主自身的免疫防御。研究人員說(shuō),，在細(xì)菌快速生長(zhǎng)期間,，這種搭乘勝利者模型要比殺死勝利者模型更好地解釋了病毒-宿主之間的動(dòng)態(tài)行為。

Knowles說(shuō),，“當(dāng)你有快速生長(zhǎng)的宿主,，如果你是病毒，那么你從整合中獲利更多,。它就是一種聰明的寄生行為,。”

更好地理解這些動(dòng)態(tài)行為有望改善人類(lèi)健康,。比如,，特定噬菌體有望成為一種可能的療法用于治療諸如囊性纖維化之類(lèi)的疾病，其中囊性纖維化是由常見(jiàn)的肺部細(xì)菌感染導(dǎo)致的,。這一發(fā)現(xiàn)可能也有助于改善海洋生態(tài)學(xué)家對(duì)影響珊瑚礁健康的微生物力量的理解,。