Nature子刊重磅：全球首份土壤病毒图谱绘成，揭示未探明的生物多样性

Nature子刊重磅：全球首份土壤病毒图谱绘成，揭示未探明的生物多样性

土壤病毒是地球上最丰富但最不为人知的生物实体之一。2024年6月20日，太平洋西北国家实验室Emily B. Graham团队在Nature Microbiology上发表了题为"A global atlas of soil viruses reveals unexplored biodiversity and potential biogeochemical impacts"的研究论文，绘制了全球首份土壤病毒图谱，这一突破性成果有望为破译土壤病毒生态原理提供关键线索。

研究背景与意义

土壤病毒曾长期被微生物生态学家忽视，但近年来研究发现，它们对全球生物地球化学循环起着至关重要的作用。然而，人们对这些病毒的全球分布、活动以及与土壤微生物群的相互作用仍知之甚少。

研究内容与发现

研究团队汇编了2953个先前测序的土壤宏基因组数据，构建了全球土壤病毒图谱，其中包括616,935个未培养的病毒基因组和38,508个独特的病毒操作分类单元。这一图谱揭示了土壤病毒圈的极端多样性、空间周转和功能潜力。

研究显示，土壤病毒具有广泛的微生物宿主分类，与土壤碳循环相关的关键功能，以及可能对破译土壤生态系统中病毒生态原理至关重要的病毒代谢分类。图谱的稀有化曲线表明，大部分土壤病毒多样性尚未被探索，这一点通过高空间更替率和样本间共享的病毒操作分类单元低率进一步得到强调。

研究价值与未来方向

这项研究不仅为理解土壤病毒多样性和功能提供了重要基础，还为测试有关病毒圈在土壤微生物群和全球生物地球化学中的作用的假设提供了依据。研究团队特别强调了f型ATP酶、戊糖磷酸途径和脂多糖相关基因，以及参与碳水化合物代谢的酶，作为未来研究的重点领域。

面临的挑战与建议

土壤病毒生态学领域正处于快速发展阶段，但仍面临一些挑战。研究团队提出了以下建议：

1. 方法投资：需要技术进步来改善土壤病毒鉴定和宿主连锁预测，包括鸟枪宏基因组学、长读测序和/或靶向测序方法等。

2. 实验设计：需要广泛的、空间明确的采样来捕捉土壤病毒圈的高空间周转，同时还需要时间明确的方法来表征土壤病毒群落的时间动态。

3. 理论创新：需要创新的统计方法来解释土壤病毒圈，并围绕其生态作用发展新的理论。

结语

这项研究只是触及了土壤病毒圈的表面，但为推进土壤生态学、生物地球化学、生态学和进化研究提供了重要的工具、理论和模型开发基础。随着研究的深入，土壤病毒有望成为理解地球生态系统的关键密码。

本文原文来自PharmCube