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在北极地区，海洋表面的微层（SML）形成了一个特殊的环境，连接着水体和大气。在这一薄层中，病毒与微生物之间的相互作用是如何调节营养循环和生物多样性的？近日，由Friedrich Schiller University Jena & Linnaeus University的Janina Rahlff第一作者&通讯作者在Microbiome期刊上发表的研究揭示了SML中病毒多样性及其传播方式的独特模式：Surface microlayer-mediated virome dissemination in the Central Arctic。该研究通过海洋采样、元基因组学、培养实验和病毒-宿主关系分析，为北极SML的病毒群落提供了深刻的见解。
通过在北极融池和开放水域的采样，研究发现病毒在SML的多样性明显高于水下60cm的样本。研究鉴定出1154种病毒操作分类单元（vOTUs），其中66.7%为噬菌体。SML的病毒数量与不同的采样站点分布密切相关，表明该微层可能是病毒扩散的“平台”。17.2%的vOTUs含有辅助代谢基因（AMGs），如冰结合蛋白和甘油-3-磷酸胞苷转移酶。这些基因可能帮助宿主细菌在极端环境中生存，特别是在冰雪覆盖和极寒的北极环境中。在融池水域，病毒多样性较低，主要依赖有限的宿主微生物生存。研究表明，溶原病毒（温和噬菌体）在SML中普遍存在，它们在融池的特殊生态环境中更易存活和传播，可能在水-气界面上形成病毒传递的“生态桥”。SML中的病毒更容易通过气溶胶化过程传播到其他站点。这一现象表明，病毒在北极地区可能会通过大气扩散，从而在不同的地理位置之间传播，具有全球生态效应。
Sampling the surface microlayer in the Central Arctic. Map showing stations of surface microlayer and underlying water sampling.
Correlation of vOTUs coverage with presence at stations.
Induction of two Leeuwenhoekiella prophages.
参考文献
Rahlff, J., Westmeijer, G., Weissenbach, J. et al. Surface microlayer-mediated virome dissemination in the Central Arctic. Microbiome 12, 218 (2024). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01902-0
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