科学家发现近10万种新型病毒

科学家发现近10万种新型病毒

特拉维夫大学的一项开创性研究发现了大约 100,000 种以前未知的新型病毒 - 迄今为止科学已知的RNA病毒数量增加了九倍。这些病毒是在来自土壤样本、海洋、湖泊和其他生态系统的全球环境数据中发现的。这一发现可能有助于开发抗微生物药物并防止农业有害真菌和寄生虫。

图像概要

博士生Uri Neri在特拉维夫大学Wise生命科学学院Shmunis生物医学与癌症研究学院的Uri Gophna教授的指导下领导了这项研究。该研究是与美国研究机构NIH和JGI以及法国巴斯德研究所合作进行的。该研究发表在著名的《Cell》杂志上 ，包含了全球一百多位科学家收集的数据。

病毒是遗传寄生虫，这意味着它们必须感染活细胞才能复制其遗传信息、产生新病毒并完成其感染周期。一些病毒是可以对人类造成伤害的致病因子（例如冠状病毒）。尽管如此，绝大多数病毒不会伤害我们并感染细菌细胞——有些甚至在我们不知情的情况下生活在我们体内。

图1：RNA病毒发现管道

(A) RNA病毒发现管道。

(B) RvANI90稀疏曲线：独特簇的积累作为分析样本数量的函数（GOLD字段-ITS.PID）。这些值是通过自举获得的；半透明段代表在25个随机子采样中测量的独特RvANI90簇的范围。中心线代表25个随机样本的平均值。颜色表示环境类型（右图）。

(C) RCR90簇（左）和RvANI90（右）的数量，其成员完全是“参考”（仅来自“参考集”的重叠群）、“新颖”（仅在分析的元转录组中识别）或“共享” ”（包含每种类型的成员）。

另请参见图 S1。

图S1：RCR90/RvANI簇中重叠群的分布，与图1B和1C以及表1相关

每个面板在水平轴（对数刻度）上显示集群总数（左面板 RCR90，右面板RvANI90）相对于垂直轴（对数刻度）上的大小（成员重叠群总数）。

Uri Neri说，该研究使用新的计算技术从全球数千个不同的采样点（海洋、土壤、污水、间歇泉等）中挖掘遗传信息。研究人员开发了一种复杂的计算工具，可以区分RNA病毒和宿主的遗传物质，并用它来分析大数据。这一发现使研究人员能够重建病毒在整个进化发展过程中如何经历不同的适应过程以适应不同的宿主。

在分析他们的发现时，研究人员确定了怀疑感染各种病原微生物的病毒，从而开辟了使用病毒控制它们的可能性。

图2：全球RNA病毒圈的系统发育重建

使用逆转录酶作为外群并使用ggtree和ggtreeExtra (徐等，2021;于等, 2018)。分支是黑色的，除非它们的任何后代包含至少一个来自“参考集”（青色）的序列。与星号对齐的提示表明原核宿主的证据——蓝色为CRISPR间隔子匹配，红色为溶菌域。绿色弧线表示在≥50%的序列中具有替代遗传密码的进化枝。橙色弧表示在≥ 50%的RdRP中具有基序排列的进化枝。5个已建立的门和提议的候选门p.0002在文本和最外环的条形图中都用颜色编码，代表每个RCR90簇（即树尖）观察到的最大基因组长度。关键分类群直接标记在树上。项目的Zenodo存储库中提供了树的其他可视化效果（请参阅数据和代码可用性）。另请参见图S2。

图S2：深度系统发育重建的稳健性，与图2 相关

(A) 质量指数（形成单系进化枝的门成员的分数与该进化枝中其他门成员的分数的乘积）。条形图显示至少有20名成员的家庭中一名成员的100个独立样本的中值；胡须表示5%和95%的百分位数。

(B) 病毒家族，最常涉及单系违规（叶子要么在其门的进化枝之外，要么在另一个门的进化枝内）。显示违规次数。

(C) 五个先前已知的门的扩展多数共识树。共识树是从85个（共100个）具有非嵌入单系门的样本中恢复的，支持值乘以0.85。

“ 我们开发的系统可以进行深入的进化分析，并了解各种RNA病毒在整个进化史上是如何发展的。微生物学的一个关键问题是病毒如何以及为什么在它们之间转移基因。我们确定了一些此类基因交换使病毒能够感染新生物的案例。此外，与DNA病毒相比，RNA病毒在微生物生态系统中的多样性和作用尚不清楚。在我们的研究中，我们发现RNA病毒在微生物生态系统中并不少见进化景观，事实上，在某些方面，它们与DNA病毒没有什么不同。这为未来的研究打开了大门，并更好地了解如何利用病毒用于医学和农业”。

Gophna 教授说

总的来说，结果表明Orthornavira的多样性大大扩展，尤其是与细菌相关的RNA病毒。此外，他们对最新的分类方案进行了相对较小的更改，以支持其整体稳健性。此外，预测RNA病毒具有多种蛋白质功能。

Source:

• Expansion of the global RNA virome reveals perse clades of bacteriophages Neri, UriNarrowe, Adrienne B. et al. Cell, Volume 185, Issue 21, 4023 - 4037.e18,
• https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01118-7