食用病毒可以为微生物的生长和繁殖提供动力

在一天之内，在一个池塘平静的水域中，一百万个病毒颗粒可能会进入一个单细胞生物体，该生物体以微小的毛发或纤毛而闻名，推动它穿过这些水域。

在过去的三年里，内布拉斯加大学林肯分校的约翰德隆一直忙于发现一个潜在的扭转潮流的秘密：这些病毒颗粒不仅是感染源，而且是营养源。

在一个值得吃豆人的转变中，DeLong和他的同事们发现了一种Halteria(分布在全世界淡水中的微小纤毛虫)可以吃掉大量共享水生栖息地的传染性氯病毒。该团队的实验室实验还首次表明，该团队称之为“virovory”的纯病毒饮食足以促进生物体的生理生长甚至种群增长。

Chloroviruses是内布拉斯加州的JamesVanEtten的职业定义性发现，众所周知，它会感染微观绿藻。最终，入侵的氯病毒像气球一样炸裂了它们的单细胞宿主，将碳和其他维持生命的元素泄漏到开阔的水域中。那些可能已经被这些微小生物的捕食者吃掉的碳，反而被其他微生物吸走了——这是一个微型的、似乎是永久的、可怕的回收计划。

内布拉斯加州生物科学副教授DeLong说：“这实际上只是将这种微生物汤层中的碳保持在较低水平，从而阻止食草动物在食物链中获取能量。”

但是，如果纤毛虫在晚餐时吃的是这些相同的病毒，那么virovory可能会抵消已知病毒长期存在的碳循环。DeLong说，virovory有可能帮助和教唆碳从食物链的残渣中逃逸，赋予它向上流动的能力，否则病毒会抑制它。

“如果你粗略估计有多少病毒，有多少纤毛虫以及有多少水，就会得出这种大量的能量运动(食物链上游)，”德隆说，他估计一个小池塘里的纤毛虫每天可能会吃掉10万亿个病毒。“如果这种情况发生在我们认为可能达到的规模，它应该会彻底改变我们对全球碳循环的看法。”

“没有人注意到它”

DeLong已经熟悉氯病毒在食物网中缠绕的方式。2016年，这位生态学家与VanEtten和病毒学家DavidDunigan合作，证明只有当微小的甲壳类动物吃掉草履虫并排出新暴露的藻类时，氯病毒才能接触藻类，藻类通常包裹在一种叫做草履虫的纤毛虫属中。

在思考和研究病毒时，这一发现使德隆处于“不同的顶空”。考虑到水中大量的病毒和微生物，他认为即使不考虑感染，前者有时也会不可避免地进入后者。

“很明显，所有东西都必须一直在他们嘴里感染病毒，”他说。“这似乎必须发生，因为水中有太多这样的东西。”

因此，DeLong深入研究文献，专心研究任何关于水生生物食用病毒的研究，以及理想情况下它们食用病毒时发生的情况。他带着一点宝贵的钱出现了。1980年代的一项研究报告称，单细胞原生生物能够吞噬病毒，但没有进一步深入研究。后来来自瑞士的几篇论文表明，原生生物似乎可以从废水中去除病毒。

“就是这样，”德隆说。

对微生物本身的潜在后果一无所知，更不用说它们所属的食物网或生态系统了。这让DeLong感到惊讶，他知道病毒不仅建立在碳的基础上，而且还建立在其他生命元素的基础上。至少在假设上，它们绝不是垃圾食品。

“它们由非常好的东西组成：核酸、大量的氮和磷，”他说。“一切都应该想吃掉它们。

“有那么多东西会吃任何它们能拿到的东西。肯定会有东西学会如何吃这些非常好的原料。”

作为一名花费大量时间使用数学来描述捕食者-猎物动态的生态学家，德隆并不完全确定如何着手研究他的假设。最终，他决定保持简单。首先，他需要一些志愿者。他开车到附近的一个池塘，收集了水样。回到他的实验室，他把他能控制的所有微生物都收集到水滴中，不分种类。最后，他添加了大量的氯病毒。

24小时后，DeLong会在滴剂中搜索是否有迹象表明任何物种似乎都在享受氯病毒的陪伴——即使是一个物种也将这种病毒视为一种零食，而不是一种威胁。在哈尔特里亚，他找到了它。

“起初，这只是一种暗示，认为它们的数量更多，”德隆谈到纤毛虫时说。“但后来它们大到我实际上可以用移液管吸头抓取一些，把它们放在干净的液滴中，然后能够数出它们。”

短短两天内，氯病毒的数量暴跌了100倍之多。Halteria的人口在同一时间跨度内，除了病毒别无他物，平均增长了约15倍。与此同时，被剥夺了氯病毒的哈尔特里亚根本没有生长。

为了确认Halteria确实消耗了病毒，研究小组在将病毒引入纤毛虫之前用荧光绿色染料标记了一些氯病毒DNA。果然，相当于胃的纤毛虫，即它的液泡，很快就发出绿色光。

这是明确无误的：纤毛虫正在吞噬病毒。而这种病毒正在维持着他们。

“我打电话给我的合著者：‘他们长大了!我们做到了!’”德隆谈到这些发现时说，现在在美国国家科学院院刊上有详细介绍。“我很高兴能够第一次看到如此基本的东西。”

德隆没有完成。他的数学方面想知道这种特殊的捕食者-猎物动态，尽管看起来很奇怪，是否可能与他习惯于研究的更多行人配对有共同点。

他首先绘制了氯病毒的衰退与哈尔特氏菌生长的关系图。DeLong发现，这种关系通常符合生态学家在其他微观猎手和他们的猎物中观察到的情况。Halteria还将大约17%的消耗的氯病毒质量转化为自己的新质量，这与草履虫吃细菌和毫米长的甲壳类动物吃藻类时所见的百分比一致。甚至纤毛虫捕食病毒的速度，以及它们大小的大约10,000倍差异，也与其他水生案例研究相吻合。

“我的动机是确定这是否奇怪，或者是否合适，”德隆说。“这并不奇怪，只是没有人注意到而已。”

DeLong和他的同事此后发现了其他纤毛虫，例如Halteria，它们可以通过单独食用病毒而茁壮成长。他们发现的越多，就越有可能在野外发生virovory。这个前景让生态学家满脑子都是问题：它会如何塑造食物网的结构?其中物种的进化和多样性?他们在面对灭绝时的韧性?

不过，他再次选择保持简单。内布拉斯加州的冬天一结束，德隆就会回到池塘。

“现在，”他说，“我们必须去查明这在自然界中是否属实。”