PNAS：细菌能提供对巨型病毒的免疫力

　　

   

   

图:FISH图——FISH代表一种称为荧光原位杂交的可视化方法——显示了同时感染维也纳病毒(该研究首次分离，因此由研究团队命名)和细菌共生体的阿米巴原虫。在图片中，变形虫用洋红色表示，它们的共生体用青色表示，DNA用黄色表示。较大的黄色结构是病毒工厂，仍然处于初始阶段，不能产生传染性病毒。    

变形虫在抵御病毒方面得到了惊人的支持:它们感染的细菌可以防止它们被巨大的病毒杀死。维也纳大学微生物学与环境系统科学中心的微生物学家Matthias Horn领导的一个研究小组研究了当阿米巴原虫同时感染衣原体时，病毒是如何感染的。研究小组首次证明，被称为共生体的细胞内细菌可以保护宿主免受病毒侵害。变形虫是原生生物，即具有细胞核的单细胞微生物。原生生物在食物网和生态系统过程中发挥着关键作用。因此，研究结果表明，共生体和病毒之间的相互作用影响生态系统中营养物质的流动。这项研究现已发表在PNAS．  

细胞内细菌:朋友不是敌人?  

在自然条件下，包括所研究的变形虫在内的原生生物经常被包括衣原体在内的细菌共生体感染。衣原体主要是人类病原体。然而，这些致病性衣原体的近亲已经在各种动物和原生生物中发现。该研究的第一作者、微生物与环境系统科学中心(CMESS)的博士生Patrick Arthofer解释说:“根据目前的知识，衣原体感染会导致被感染宿主的生长速度减慢，因此衣原体通常被认为是寄生虫。”寄生菌对寄主有负面影响，而有正面影响的共生体称为互惠菌。“我们的研究表明，衣原体实际上是共生菌，而不是寄生虫，因为它们保护原生生物免受巨大病毒的致命感染。毕竟，缓慢增长总比死亡好。”阿瑟弗说。

巨型病毒和它们的单细胞宿主  

细菌和病毒的感染影响着原生生物种群的发展。来自维也纳大学和法国Université de Poitiers的研究人员想知道原生生物同时被细菌感染时，病毒是如何感染的。

为了研究一种在自然环境中也可能发生的情况，科学家们首先从同一环境样本中分离出变形虫、细菌和一种巨型病毒。人们对巨型病毒的认识只有20年左右。他们的发现挑战了许多以前对病毒的假设，因为它们不仅比所有以前已知的病毒大好几倍，而且还拥有以前被认为是细菌、动物、植物和真菌等细胞生物的特征的基因。根据目前的知识，它们对动物和人类完全无害。它们的自然宿主是带有细胞核的单细胞生物，即原生生物。当巨型病毒感染宿主细胞时，它们会重塑整个宿主细胞，建立一个所谓的“病毒工厂”。

这个病毒工厂会产生数百个新的病毒颗粒，直到宿主细胞破裂并释放出新的病毒。维也纳大学研究小组负责人马蒂亚斯·霍恩解释说:“如果原生生物被共生细菌感染，这个过程就会被阻断。”“我们的研究表明，衣原体的存在并不能阻止病毒被携带。然而，这些病毒随后不能形成一个功能性病毒工厂，”细菌与变形虫体内巨大病毒的相互作用不仅对宿主本身产生影响。“一个常见的假设是，巨型病毒和细菌共生体之间的这些细胞内相互作用在巨型病毒变得如此复杂中发挥了作用。”因此，对病毒-共生相互作用的研究可以为巨型病毒如何进化的问题提供答案。

抵御病毒的细菌会影响食物网  

原生生物分布广泛，生活在水域、海水和海床等地方。它们以细菌为食，从而吸收细菌中结合的营养物质，当它们被吃掉时，会把它们传给小甲壳类动物等动物。只有通过这种方式，动物才能获得细菌提供的营养。如果原生生物被病毒杀死，释放的营养物质只能再次被细菌代谢。

“如果衣原体保护原生生物不被病毒摧毁，它们不仅确保了它们的宿主仍然是小动物的食物来源。除此之外，细菌共生体可能会影响生态系统的整个营养循环，”未来的研究将表明这一过程在多大程度上影响生态系统的功能。

Matthias Horn强调:“总的来说，对病毒-共生相互作用的仔细观察告诉我们一些关于生态系统动力学的东西。”因此，在下一步，科学家们想要研究细菌介导的保护原生生物免受巨型病毒侵害的确切机制。此外，该论文的合著者、CMESS的病毒学家Anouk Willemsen特别关注巨型病毒:在欧洲研究理事会(ERC)最近批准的一个研究项目中，她正在研究巨型病毒是如何获得其复杂性的。

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Defensive symbiosis against giant viruses in amoebae