病毒在自然界沒有天敵？

在很長一段時間內，人類對於這個問題的答案都是：沒有。

似乎病毒才是這個星球的主宰，統治地球近 40 億年，種類繁多，分布廣泛，幾乎能感染和殘害所有動物，植物和微生物。但反觀自然界茫茫數以億計的物種，似乎發現不了任何一種其他生物的食譜包含病毒。如此在某種意義上，小小的病毒才是地球的霸主。據研究估算，世界上病毒的數目大約是 10³¹，比可見宇宙中的恆星總數還要多 1 億倍，總重量則與 250 億人的體重相當[1]。曾經的天花和今天的新冠也給人類帶來沉重的災難。龍珠超裡比魯斯（破壞神庸ルス）名字的來源正是「virus」[2]。

肆虐全球的 COVID-19

自從人類於 19 世紀末發現病毒以來，對此的認知一直未改變，直到 2008 年才有了新的突破，地中海大學的 Bernard La Scola 和 Christelle Desnues 在這一年發現了一種能感染並消滅其他病毒的病毒，並將其命名為「Sputnik」（俄文，意為「旅伴」）[3]，並引入了一個新的種類：噬病毒體（virophages，基於 bacteriophage，噬菌體）[4]。Sputnik 僅有 18,000 個鹼基對，它與噬菌體不同，噬菌體在細菌內部獨立複製傳播；而 Sputnik 是一種衛星病毒，它需要依賴輔助病毒，基因才能複製和表達，並完成增殖的亞病毒，因此常伴隨著其他病毒一起出現[5]。

Sputnik

時間到了今年（2020 年）9 月，終於迎來了顛覆性進展。

美國 Bigelow 海洋科學實驗室的單細胞基因組研究中心主任 Ramunas Stepanauskas 使用現代的單細胞基因序列技術對美國緬因灣大西洋西北部和西班牙加泰隆尼亞海域的表面海水的生物樣品進行了測序。他們的數據表明，許多原生生物細胞具有多種非感染性病毒的 DNA。這一有力的證據表明這些原生生物是以病毒而不是細菌為食[6]。

Stepanauskas 於 Bigelow 海洋科學實驗室

研究人員在海水樣品裡發現了各種各樣的原生生物，其中一些是囊泡蟲類（Alveolates)，不等鞭毛類（Stramenopiles），綠藻類，藍藻類，picozoans 和 choanozoans。這些生物種，只有 picozoans 和 choanozoans 不含葉綠體，也就是說，這兩種原生生物是異養生物。而 choanozoans 更是現代動物與真菌的近親。

經過基因測序發現，picozoans 和 choanozoans 的基因序列與噬菌體相似。並且，從緬因灣採摘的單細胞生物的基因組中和地中海地區的基因組中分別有 19％ 和 48％ 裡發現有細菌 DNA 序列，這意味著這些原生生物曾經吃夠細菌；病毒的 DNA 序列更為普遍，來自緬因灣和地中海的基因組種分別有 51％ 和 35％ 具有病毒 DNA。值得注意的是，在 choanozoans 和 picozoans 的基因組中，100% 的樣本都含有病毒的 DNA 序列，但是相比之下細菌的 DNA 卻很少。

左：choanozoans | 右：picozoans

科學家疑惑的是，這些病毒 DNA 是怎麼來的呢？一般來說，在原生生物體內發現病毒 DNA 是因為被該病毒 DNA 感染。然而，Bigelow 海洋科學實驗室的 Julia Brown 發現，這些病毒幾乎不可能感染所有被發現的生物。綜上，科學家得出的結論是，picozoans 和 choanozoans 可能經常吃這些病毒。

這項發現解答了 2007 年發表在 PLOS ONE 雜誌上的一個疑問，當時發現，picozoa 的取食器太小，只有 150 納米，以至於無法吃掉細菌[7]。科學家一直困惑於他切割食物或捕食的方式。今天，這個問題迎刃而解。

Julia Brown 補充說，該病毒富含磷和氮，可以作為富含碳的飲食的良好補充。這些原生生物吃掉該病毒會減少其他生物的被感染數量，與此同時，病毒內的有機碳則沿食物鏈向上傳播。

這是人類首次發現以病毒為食的非病毒生物，具有裡程碑意義。

這個食物網中的全新節點，也讓科學家對碳循環和整個食物網的結構都有了新的理解。病毒成為食物網中輸送養料的重要一環，並讓科學家們重新思考和定義之前構建的海洋食物網模型。