冰川中保存的古代病毒基因组揭示了地球的气候历史和病毒适应性

冰川中保存的古代病毒基因组揭示了地球的气候历史和病毒适应性

随着人类改变地球的气候，科学家们开始回顾地球的过去，以了解未来的变化。冰川是巨大的冰结构，是天然的档案库，保存着过去气候和生态系统的记录，包括古老的病毒。这种独特的保存方式有助于科学家追踪病毒在数千年中如何适应不断变化的气候变化。

解读病毒基因的历史

格陵兰岛的冰。图片来源：Tina Rolf via Unsplash

我们的微生物学家和古气候学家团队研究冰川冰中保存的古代微生物。我们与俄亥俄州立大学的 Lonnie Thompson 和 Virginia Rich 等专家合作，研究青藏高原古里雅冰川的冰芯。我们的目标是了解病毒如何随着时间的推移与环境相互作用。

解码古代病毒基因组

南极洲的思韦茨冰川。来源：YouTube。上传者：英国南极调查局

我们利用宏基因组（环境样本中所有基因组的集合）重建了古里雅冰芯中九个不同时间段的病毒基因组。这些时间段跨越了三个主要的冷暖周期，让我们深入了解了病毒群落如何随着气候变化而变化。这种方法使我们能够观察气候对病毒进化的影响。

扩大对冰川保存病毒的认识

冰川崩裂。图片来源：Mliss 通过 Seed

我们的研究揭示了大约 1,705 种病毒的基因组，大大扩展了冰川中已知的古代病毒多样性。与以前的知识相比，这一增长是 XNUMX 多倍。然而，这些物种中只有大约四分之一与全球数据集中的物种相匹配，这表明与已知的冰川病毒的重叠有限。

本地病毒社区与全球病毒社区

西南极洲的思韦茨冰川。图片来源：NASA – http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-148 (JPL)，公共领域，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33763182

发现的许多病毒种类都是青藏高原所特有的，这表明一些冰川病毒可能具有区域特异性。这一发现凸显了全球病毒数据库的空白，并强调需要更全面的冰川病毒数据来了解其分布和进化。

气候对病毒多样性的影响

格陵兰岛的冰山。图片由 Xavier Balderas Cejudo 通过 Unsplash 拍摄

我们观察到病毒群落在寒冷和温暖时期有所不同。大约 11,500 年前，在从末次冰期到全新世的过渡期间，冰川的病毒群落发生了明显变化。这一变化表明气候条件显著影响了冰川上的病毒多样性和组成。

病毒与宿主的相互作用

南极洲思韦茨冰川。来源：YouTube。上传者：Morgansoft。

我们的研究进一步探索了病毒如何与宿主相互作用。我们使用计算机模型将病毒基因组与冰川环境中发现的微生物基因组进行比较。我们的研究结果表明，病毒经常感染黄杆菌，这是这些冰冻栖息地中常见的细菌，这表明病毒与宿主之间存在特定的关系。

为了生存而窃取基因

基因工程概念。图片由 vchalup2 通过 Seek 提供。

古里雅冰川上的病毒似乎从宿主那里“窃取”基因来适应其新陈代谢。我们在病毒基因组中发现了 50 个辅助代谢基因，这些基因与必需化合物的合成和分解有关。这些基因可能有助于病毒及其宿主应对严酷的冰川环境。

对宿主适应性的影响

南极洲的思韦茨冰川。来源：YouTube。上传者：Vox。

这些辅助基因的存在表明病毒不仅会感染细胞，还会影响细胞的适应性。通过改变宿主的新陈代谢，病毒可能会影响宿主在极端条件下的生存，这展示了病毒与冰川环境之间复杂的相互作用。

对气候科学的影响

冰层后面的月亮。图片由 Kym Mackinnon 通过 Unsplash 拍摄

我们的研究结果为了解病毒数千年来如何应对气候变化提供了新的视角。了解这些古老的病毒适应性为未来的病毒学和气候科学研究提供了宝贵的见解。这些知识有助于预测病毒如何应对持续的全球气候变化。

结语

格陵兰岛的冰山。图片由 Annie Spratt 通过 Unsplash 提供

冰川冰是地球气候历史及其所支持生命的重要记录。通过研究冰川中保存的古代病毒基因组，科学家可以深入了解病毒与其环境之间的过去相互作用。随着冰川不断消失，保存这些知识对于了解地球的气候和微生物历史变得越来越重要。