加载中…科技日报--植入DNA中的病毒
(2023-06-21 10:53:53)
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科技日报dna内植病毒 |
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题记：随着科技的进步，人类在单细胞生物的DNA中发现了3万多种新病毒，同时还发现高达10%的微生物DNA可以由内置病毒组成。这些隐藏的病毒不仅仅是一个个隐形杀手，它们也可以保护细胞免受危险病毒的感染。生命的细微之处隐藏着一个个秘密，透过这些秘密，让人类晓得生命，哪怕是微生物，竟是如此的复杂和神奇！敬畏生命！赞美生命！
植入微生物基因组——科学家们发现了3万多种“隐藏”的病毒
科学家们分析了数千兆字节的微生物DNA序列。图片来源：Fabian
Oswald
在单细胞生物的DNA中发现了数千种神秘的病毒。
因斯布鲁克大学的研究人员利用被称为“Leo”的高性能计算集群，已在单细胞生物的DNA中发现了3万多种新病毒。值得注意的是，他们发现高达10%的微生物DNA可以由内置病毒组成。
生态系的Christopher
Bellas博士、Marie Sophie Plakolb和Ruben
Sommaruga教授在对复杂的单细胞微生物进行广泛分析时偶然发现了这一非凡发现。他们发现，这些迄今为止未知的病毒被直接编码到微生物的遗传结构中。这种“隐藏”的病毒DNA有可能在宿主细胞内产生功能齐全的病毒。
贝拉斯说：“我们对通过这种分析发现的病毒数量感到非常惊讶。”“在某些情况下，微生物的DNA中多达10%是由隐藏的病毒组成的。”这些病毒似乎不会伤害宿主。相反，有一些人甚至可能保护他们。许多似乎类似于所谓的病毒噬菌体。这些病毒感染并摧毁其他感染宿主细胞的有害病毒。
这项研究由奥地利科学基金资助，发表在著名的《国家科学院院刊》上，并与马克斯•普朗克医学研究所和格罗宁根大学的研究人员合作进行。
病毒作为保护器
从细菌到人类，所有生命形式都不断地受到病毒的感染。有些病毒持续存在，但只是偶尔引发症状，例如人类的疱疹病毒。另一些则隐藏得更深，成为宿主DNA的一部分。这项研究发现，地球上许多丰富的单细胞真核生物（复杂的）都充满了病毒。这些生物随处可见，包括湖泊和海洋中丰富的藻类、土壤中的变形虫以及人类的寄生虫。
Bellas说：“为什么在微生物的基因组中发现这么多病毒还不清楚。”“我们最有力的假设是，它们可以保护细胞免受危险病毒的感染。”许多真核单细胞生物都会被“巨型病毒”感染，这是一组与细菌一样大的病毒。这些感染会杀死宿主，因为它们会产生新的巨型病毒副本。然而，当病毒噬菌体存在于宿主细胞中时，它会“重新编程”巨型病毒以构建病毒噬菌体。因此，这种巨大的病毒有时可以被击退，宿主细胞群也不会被破坏。
新发现的病毒的DNA与病毒噬菌体的DNA相似。因此，宿主微生物很可能通过这些内置的病毒来保护自己免受巨型病毒的侵害。
高山湖泊的DNA
该研究项目最初基于Bellas和Sommaruga于2021年在奥地利蒂罗尔州Gossenköllesee的水中发现的一组新病毒。Bellas解释道：“最初，我们想通过我们的研究找到新的‘类脊髓灰质炎病毒’的起源。”“然而，我们不知道哪些生物通常会被这些病毒感染。这就是为什么我们进行了一项大规模研究，测试所有DNA序列已知的微生物。”
研究人员检查的庞大数据集只包含DNA序列，即所有基因编码的字母ATGC序列。然而，数据集由几百GB组成。
相比之下，病毒的序列很小，但由于最先进的技术，只能在如此大量的数据中找到。借助因斯布鲁克大学的高性能计算机集群“Leo”，可以快速分析数据集。还使用新的牛津纳米孔技术读取了微生物的DNA序列。利用这项技术，DNA可以通过膜上的小孔。每个碱基——A、G、C或T——都会中断电流，从而产生一个可以读取DNA序列的信号。
最终，研究人员发现了比他们所寻找的病毒多得多的病毒。这一意外发现将激发更多的研究来研究这些病毒所扮演的角色。
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