“病毒”一词，往往令人“闻”而生畏，但实际上与我们的生活环境息息相关。研究表明：地球上病毒的数量比我们所熟知的微生物还要高出一个数量级。那么，数量如此之多的病毒对我们的生存环境造成了怎样的影响呢？
浙江大学环境与资源学院徐建明教授团队在National Science Review（《国家科学评论》, NSR）发表题为“Element cycling by environmental viruses”的Perspective文章，系统阐述了病毒对碳氮磷等元素循环的深刻影响及其与生物和非生物因素之间的相互作用关系，倡导构建病毒驱动的微生物碳泵（Virus-MCP）和矿物碳泵（Virus-MinCP）新碳泵模型，首次提出了“病毒团聚效应”这一新概念，突出了病毒对生态系统碳汇的重要作用。
该文中，研究人员：
提出病毒团聚效应新概念
在土壤/沉积物环境中，病毒的运动范围有限，土壤理化特性空间变异甚大（如土壤团聚体和孔隙的大小以及微生物活动“热点区”的不规则分布）。因此，提出“病毒聚集”一词，来区别于水生环境中的“病毒穿梭”，以更准确地描述裂解产物在土壤/沉积物环境中的积累过程。并且，裂解产物（例如，脂类、碳水化合物和蛋白质）会优先吸附在铁氧化物/矿物质上，并且更容易被土壤团聚体包裹。
倡导构建病毒介导的双碳泵模型
病毒可以通过提高存活微生物的碳利用效率、改变胞外酶活性和化学计量来促进微生物的合成代谢过程，这些相互作用进一步促进了土壤微生物碳泵（MCP）的碳封存效应。此外，裂解产物还可以与矿物质发生复杂的相互作用，包括吸附、封闭、聚集、氧化还原反应和聚合，这表明病毒参与了诸多土壤矿物碳泵（MinCP）相关过程。此外，病毒具有感染几乎所有生物体的能力，病毒驱动的碳还可以在复杂的食物网中流动（例如，从单一物种到多个物种，或从单一营养水平到多级营养水平）。土壤病毒携带的辅助代谢基因（AMGs）也可以进一步辅助宿主代谢，这为病毒驱动的元素循环提供了更广阔的视角。因此，将病毒纳入微生物碳泵和矿物碳泵中，构建新的Virus-MCP和Virus-MinCP碳泵模型，可以大大提高我们对生态系统碳循环的理解。
擎画病毒研究新方向
病毒对元素循环的影响涉及多个方面，从碳输入/输出通量到碳固存机制，从微生物碳泵到矿物碳泵（图1）。目前的相关研究还处于起步阶段，一些概念需要根据实际环境条件重新定义，如本文提出的病毒团聚效应。新技术的出现（如病毒组学、同位素示踪技术、NEXAFS、FT-ICR-MS和nano-SIMS等技术）可以在分子水平揭示病毒与元素循环之间相互作用关系，甚至是帮助我们在自然环境中识别出类似于微生物残体碳一样的病毒生物标识物。如何量化病毒对元素循环的贡献是一个亟待解决的关键问题。确定一种有效的方法来区分病毒在裂解周期还是在溶源周期，将填补元素循环研究中的一个重要知识空白。大数据分析在挖掘土壤病毒基因组资源和破译全球病毒分布方面具有巨大潜力，这可以使我们更好地了解病毒介导的元素循环通量。其他新兴的热门话题（例如：极端气候事件、昼夜节律和人为扰动）也可以让我们得到更多有关病毒的有趣结果。
图1、病毒对元素生物地球化学循环的影响。
该项研究得到了国家自然科学基金委重大项目（42330711）等项目的支持。
了解详情，请阅读原文
[点击下方链接或阅读原文] ▼
https://doi.org/10.1093/nsr/nwae459
