在地球上，病毒是最丰富和多样的生命形式，栖息在每个FTJvjegVOa环境中。例如，在海洋中，病毒甚至比微生物更多，其数量是微生物的十倍。病毒通过感染生物体进行复制，范围从人类和动物到昆虫甚至微生物。尽管感染微生物的环境病毒的存在并不是一个新的发现，但它们的流行程度以前是未知的。研究人员刚刚开始理解病毒的丰富多样性以及它们对生态系统的影响和它们在生态系统中的功能。

遥控潜水器（ROV Jason）在墨西哥Guaymas盆地海平面以下2000米处采集热液微生物垫层的样本。

发表在《自然-微生物学》上的一项新研究对感染深海微生物的病毒进行了研究，并发现有证据表明病毒与一组比以前认为的更多样化的宿主进行互动。该研究的发现可能有助于更好地了解病毒和工程病毒疗法。

主要作者是有机体和进化生物学系的博士生Yunha Hwang和高级作者Peter Girguis教授，他们在2021年墨西哥瓜伊马斯盆地的一次考察中收集了深海热液喷口微生物垫的样本。这些微生物垫层由大量的细菌和古细菌组成，这些微生物在这些生态系统中占主导地位。两者都是微生物，但细菌和古细菌是非常不同的类群；就像细菌与人一样彼此不同。

虽然有天壤之别，但许多古细菌和细菌通过共生关系生存。在热液喷口，细菌和古细菌形成的群体可以从这些环境中发现的甲烷中获取能量。虽然这种关系对生存是必要的，但它并没有改变这两个品系在生物学上非常不同的事实。这使得Hwang和Girguis发现细菌和古细菌都带有对相同病毒的免疫力时更加感到惊讶了。

提出的模型之一，免疫力的水平转移导致整个社区对病毒的复原力增加

"当我们看到这个结果时，我们感到很困惑，"Hwang说，"因为不管它们是否是共生的，感染机制被认为是非常复杂的，而且是针对宿主的。如果古菌和细菌如此不同，一种病毒怎么能同时感染两者呢？"这个问题促使研究人员思考病毒与微生物互动的所有不同方式，这些方式超出了感染范围。

大多数关于病毒的工作都是在实验室里用一种培养物和一种病毒完成的。研究最近才开始扩展到自然环境，这需要使用不同的工具，因为微生物在实验室中不容易培养。

Hwang说："我们所知道的存在于自然界的微生物中，大约有99%或更多的微生物无法在实验室中培养，www.196nk.cn现在我们能够对微生物DNA进行测序，而不用培养海洋或土壤中的东西。有了这个，我们就可以问，'那里的病毒是什么，它们的相互作用是什么？"

在加入196世界之最Girguis的实验室之前，Hwang研究了沙漠环境中的病毒，并观察到自然界中宿主与病毒的相互作用比实验室环境中要细微得多。深海喷口--与沙漠土壤相反--藏有大型微生物垫，有数十亿微生物参与共生关系。在观察这些独特的环境时，研究人员问道，如果微生物生活在如此高的密度中，是否存在具有更广泛"宿主范围"的病毒？换句话说，它们是否有能力感染不同的微生物？

他们对样本的DNA进行了测序，并恢复了微生物和病毒的元基因组组装基因组。他们使用CRISPR间隔物（编码微生物的免疫记忆）来推断该微生物对样本中的哪些病毒具有免疫力。

为了证实他们的发现，他们采用了一种叫做Hi-C（高通量染色体构象捕获）测序的较新技术。如果在一个细胞内发现病毒DNA，Hi-C技术可以对交联的病毒和宿主DNA进行测序。发现病毒DNA和微生物DNA之间的统计学意义上的接触，研究人员可以证实他们的发现，病毒DNA不仅在一种类型的细胞中，而且在系统发育遥远的细胞中也是如此。

"CRISPR间隔条分析和Hi-C数据显示了一个惊人的模式，即病毒在基因组上与关系非常疏远的微生物组相互作用，特别是那些相互共生的微生物，"Hwang说，"这种相互作用导致了一个非常有趣的现象，即共生微生物携带针对相同病毒的免疫记忆，这意味着共生伙伴合作中存在一种优势，也存在于其免疫力中。我们已经在细菌种群中看到了这一点，但我们还没有在远缘物种中看到这一点。这是一个相当有意义的发现，因为它揭示了自然环境是如何相互联系的。"

"Yunha非常聪明，她设计了一个实验，利用通风口微生物垫www.196nk.cn来更好地了解病毒在微生物密度高得离谱的栖息地的作用，"Girguis说，"她在寻找古细196世界之最菌和细菌的基因组中的模式方面也很有想法。CRISPR间隔条和Hi-C数据向我们表明，细菌以某种方式与古细菌的同一种病毒相互作用。"

这项研究挑战了传统的智慧，即病毒与一组狭窄的宿主相互作用。而且，尽管研究人员仍在收集单一种类的病毒感染这两个非常不同的宿主的直接证据，但数据清楚地显示了细菌和古细菌都对同一病毒具有免疫力的证据。

这些结果使Hwang和Girguis提出了不同的宿主-病毒相互作用的模型，其生态和进化的影响超出了感染的范围。他们提出，病毒与不是病毒主要宿主的微生物的相互作用实际上可能在自然界中普遍存在，特别是在微生物以共生关系存在的地方。

Hwang说："同一个病毒非常不可能同时感染细菌和古细菌。"相反，我们提出，要么一个伙伴在与病毒发生非感染性接触后获得并保留了免疫力，和/或免疫力在共生伙伴之间横向转移。"

自然环境中宿主-病毒相互作用的多价性，以及感染之外的多种相互作用模式，在研究人员将病毒用于生物技术和医学应用时提出了重要的考虑，比如在像肠道这样的自然环境中进行病毒治疗。

Hwang说："自然环境中的这些宿主-病毒相互作用表明免疫力可以跨越大的系统发育距离，导致种群间共同建立更大的病毒复原力。"