海洋中的“僵尸细胞”：病毒控制着最常见的海洋细菌

海洋微生物控制着海洋中生命所必需的物质和能量的流动。其中，SAR11细菌群约占表层海水中发现的所有细菌的三分之一。

德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所（Max Planck Institute for Marine Microbiology）的研究人员进行的一项研究表明，有时近20%的SAR11细胞被病毒感染，从而显著减少了细胞总数。病毒还可以将这些曾经繁盛的细菌转化为僵尸，这是首次发现的现象，在海洋中广泛存在。工作是出版在日志中自然通信.

德国赫尔戈兰岛周围的海水为研究春季藻类水华提供了理想的环境，这是马克斯·普朗克海洋微生物研究所自2009年以来的研究重点。

在之前的一项研究中，马克斯·普朗克的科学家观察到一组名为SAR11的细菌在这些水华期间生长得特别快。然而，尽管它们的生长速度很快，但SAR11的丰度在五天内下降了大约90%。这表明细胞很快被捕食者和/或病毒感染现在，马克斯·普朗克研究人员已经调查了这种现象背后的确切原因。

发现感染SAR11的噬菌体

Jan Brüwer解释说：“我们想知道SAR11的低数量是否是由噬菌体引起的，噬菌体是专门感染细菌的病毒。”。“回答这个看似简单的问题在方法上非常具有挑战性。”

噬菌体感染是如何工作的？噬菌体通过将其遗传物质引入细菌而感染细菌。一旦到达那里，它就会复制，并利用细菌核糖体来生产所需的蛋白质。来自不来梅的研究人员使用了一项技术，使他们能够“跟踪”细胞内噬菌体的遗传物质。

“我们可以染色特定的噬菌体基因，然后在显微镜下观察。因为我们也可以染色遗传物质对于SAR11，我们可以同时检测噬菌体感染的SAR11细胞，”Brüwer解释道。

虽然这看起来很简单，但噬菌体基因的低亮度和小尺寸使研究人员难以检测到它们。尽管如此，数千张显微镜图像被成功分析，带来了一些令人兴奋的消息。

Brüwer说：“我们看到SAR11细菌受到噬菌体的大规模攻击。”。“在快速生长的时期，例如与春季藻类爆发相关的时期，近20%的细胞受到感染，这解释了细胞数量低的原因。因此，噬菌体是解释这一谜团的缺失环节。”

僵尸细胞：全球现象

令科学家们惊讶的是，这些图像揭示了更多。“我们发现一些噬菌体感染的SAR11细胞不再含有核糖体。这些细胞可能处于生与死的过渡状态，因此我们称之为”僵尸“细胞，”布鲁尔解释道。

僵尸细胞是一种新现象，不仅在纯SAR11培养物中观察到，而且在赫尔戈兰采集的样品中也观察到。此外，对大西洋、南大洋和太平洋样本的分析显示，存在僵尸细胞，表明这种现象在世界各地都有发生。

布鲁尔强调说：“在我们的研究中，僵尸细胞占海洋中所有细胞的10%。全球出现的僵尸细胞拓宽了我们对病毒感染周期的理解。”。“我们怀疑，在僵尸细胞中，核糖体中所含的核酸正在被分解并再循环，以生成新的噬菌体DNA。”

Brüwer和他的同事假设，不仅严重急性呼吸系统综合征11型细菌细菌，可以变成僵尸。因此，他们想进一步研究僵尸细胞的分布及其在病毒感染周期中的作用。

Brüwer说：“这一新发现证明，尽管严重急性呼吸系统综合征11型种群分裂如此之快，但它受到噬菌体的大规模控制和调节。”。

“SAR11对包括碳循环在内的全球生物地球化学循环非常重要，因此必须重新定义其在海洋中的作用。我们的工作强调了噬菌体海洋生态系统中微生物相互作用的重要性。"