研究人员在海洋中发现5500个新的RNA病毒种类
导读：在世界各地收集的海洋水样已经产生了一个关于RNA病毒的新数据宝库、扩大了生态研究的可能性并重塑了人们对这些小而重要的亚微观粒子如何演变的理解。
在世界各地收集的海洋水样已经产生了一个关于RNA病毒的新数据宝库、扩大了生态研究的可能性并重塑了人们对这些小而重要的亚微观粒子如何演变的理解。通过结合机器学习分析和传统的进化树，一个国际研究小组已经确定了5500个新的RNA病毒物种--其代表了所有五个已知的RNA病毒门类，另外还指出至少需要五个新的RNA病毒门类来捕获它们。
其中，最丰富的新识别物种集合属于一个拟议的门类，研究人员将其命名为Taraviricota，这是对能进行分析的35,000份水样的来源的认可：Tara Oceans Consortium（Tara海洋联盟），这是一个正在进行的全球研究，其正在Tara号双桅船上研究气候变化对世界海洋的影响。
这项研究的论文第一作者、俄亥俄州立大学微生物学教授Matthew Sullivan指出：“这里有如此多的新多样性--且整个门类即Taraviricota在海洋中都有被发现，这表明它们在生态上非常重要。RNA病毒在我们的世界中显然也非常重要，但我们通常只研究它们中的一小部分--那几百种危害人类、植物和动物的病毒。我们想在一个非常大的范围内系统地研究它们并探索一个没有人深入研究过的环境，我们很幸运，因为几乎每一个物种都是新的且许多是真正的新物种。”
这项研究于2022年4月7日发表在《科学》上。
虽然微生物是地球上所有生命的重要贡献者，但感染或跟它们互动的病毒对微生物的功能有各种影响。这些类型的病毒被认为有三个主要功能：杀死细胞、改变受感染细胞管理能量的方式、将基因从一个宿主转移到另一个宿主。
研究人员指出，更多地了解世界海洋中的病毒多样性和丰度将有助于解释海洋微生物在海洋适应气候变化中的作用。海洋从大气中吸收了人类产生的二氧化碳的一半，该小组以前的研究表明，海洋病毒是影响海洋中碳储存方式的生物泵的“旋钮”。
通过接受对RNA病毒进行分类的挑战，该小组进入了早期分类工作的水域，这些分类工作主要集中在RNA病毒病原体上，但仍有波澜。在生物王国Orthornavirae中，国际病毒分类委员会(ICTV)最近确认了五个门类。
尽管研究小组确定了数百个新的RNA病毒物种符合这些现有的划分，但他们的分析又确定了数以千计的物种，他们将这些物种归入五个新的拟议门类：Taraviricota、Pomiviricota、Paraxenoviricota、Wamoviricota和Arctiviricota。
Sullivan的团队早就对海洋中的DNA病毒物种进行了编目，他们将数字从2015年和2016年的几千种增长到2019年的20万种。对于这些研究，科学家们可以获得病毒颗粒来完成分析。
在目前这些检测RNA病毒的努力中，没有病毒颗粒可以研究。反之，研究人员从漂浮在海中的生物体中表达的基因中提取序列，另外还将分析范围缩小到包含一个名为RdRp的标志性基因的RNA序列。据悉，该基因在RNA病毒中已经进化了数十亿年，而在其他病毒或细胞中却没有。
由于RdRp的存在可以追溯到地球上首次发现生命的时候，所以考虑到它的序列位置已经分化了很多次，这意味着传统的系统发育树关系不可能仅用序列来描述。对此，该团队使用机器学习组织了44,000个新的序列以处理这些数十亿年的序列分歧，另外还通过显示该技术来准确地对已经确定的RNA病毒的序列进行分类来验证该方法。
“我们必须以已知为基准来研究未知。我们已经创建了一种计算上可重复的方式来对齐这些序列，在那里我们可以更有信心，我们正在对齐准确反映进化的位置。”Sullivan说道。据悉，他还是土木、环境和大地测量工程的教授，俄亥俄州的微生物组科学中心的创始主任和EMERGE生物集成研究所的领导团队成员。
使用序列结构的三维表示法和比对的进一步分析显示，由5500个新物种组成的集群并不适合被归入Orthornavirae王国的五个现有的RNA病毒门类中。
研究论文的共同第一作者、俄亥俄州立大学微生物学研究科学家、EMERGE研究所的研究负责人Ahmed Zayed指出：“我们将我们的集群跟既定的、公认的基于系统发育的分类群进行比较，这使得我们发现我们的集群比现有的集群更多。”
总体来说，这些发现使研究人员不仅提出了五个新门类，而且还提出了至少11个新的orthornaviran类RNA病毒。该团队正在准备一份提案以要求ICTV正式确定候选门类和类别。
Zayed表示，关于RdRp基因随着时间的推移而分化的新数据的程度带来了对早期生命可能在地球上如何进化的更好理解。“RdRp应该是最古老的基因之一--它在需要DNA之前就已经存在。因此，我们不仅仅是在追踪病毒的起源，也是在追踪生命的起源。”