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第十一集海洋中有病毒吗
提到病毒
你一定觉得可怕
很多致命的疾病都是病毒引起的
但其实
我们每时每刻都在与病毒接触
因为病毒的分布实在是太广泛了
可以说
世界上只要有生命存在的地方
就会有病毒
清澈的海水看上去洁净而无杂质
但是和空气中一样
里面也有病毒
而且这些病毒绝大多数都漂浮在海水中
它们就是数量惊人的浮游病毒
海水里最多的微生物
海洋中的病毒不仅形态多样
而且遗传也具有多样性
在分布上
海洋病毒的密度呈现近岸高
远岸低的特点
大量的海洋病毒生活在海洋表层
随海水深度增加
密度逐渐减少
在接近海底的水层中又有所升高
每毫升海水中含有十的六次方至十的九次方个病毒颗粒
是海水中细菌密度的五到十倍
科学家估计
全大洋有十的三十次方个病毒
连起来长度可以超过银河系直径的六十倍
因此
病毒当之无愧是海洋里个体数最多的微生物
海水中那么多的病毒来自哪里
病毒不具有细胞结构
一些简单的病毒仅由具有遗传功能的核酸和蛋白质外壳组成
所以病毒是没有办法完全依靠自身完成繁殖的
那么
海水中怎么会有这么多病毒呢
海洋病毒具有与陆地病毒相同的增殖方式
它们无法自我复制
而是利用被感染的细胞进行繁殖
以一种主要的海洋浮游病毒噬菌体为例
我们看看它是怎么繁殖的
噬菌体在水中与宿主细胞发生偶然碰撞后
便附着于宿主细胞表面之后
他们通过围管把自身物质注入宿主细胞内
进入到宿主细胞的核酸
以自身的遗传信息为蓝图
向宿主细胞发出指令
使宿主细胞的代谢系统转变成合成噬菌体特有的组分和部件
当大批成成套的部件合成好了以后
就在细胞内进行装配
于是就产生了一大群形状
大小完全相同的子代噬菌体
之后
宿主细胞发生裂解
这些子代噬菌体便被释放到环境中去
开始新一轮的感染过程
当然
有些噬菌体把自身的遗传物质注入宿主细胞之后
便悄悄的整合到宿主细胞的基因中
并不立即在宿主细胞内大量繁殖
这样的噬菌体叫做温和噬菌体
温和噬菌体自身的遗传物质会一直隐藏在宿主的遗传物质中
和宿主相安无事的共同生活
只有在环境发生变化
或在特定的环境条件下
它们才会被诱导大量合成子代噬菌体
并裂解宿主细胞
比如通过紫外照射
就可以诱导导这些隐藏在主主细胞中的视菌体进入裂解途径
宿主细胞完全裂解后
释放出各种细胞残骸
包括细胞膜碎片
蛋白质
碳水化合物
脂类等
重新进入生物地球化学循环之中
除了侵染细菌的噬菌体之外
浮游病毒还包括侵染原核藻类的噬藻体和侵染真核藻类的真核藻类病毒等
病毒会不会把海洋中的微生物吃干净
海水中浮游病毒粒子的代谢十分活跃
数量十分巨大
它们会不会把海洋中的微型生物全部吃掉呢
不用担心
虽然生活在大海中
但浮游病毒和它们的宿主细菌以及真核藻类并没有很强的自主运动的能力
都是一些随波逐流的小家伙
因此
海洋中病毒对它们的宿主的作用是随机发生的
而且
海洋中的病毒是比较挑食的
它们不是遇到任何细胞都会感染的
就像陆地上感染植物的病毒不一定会使人类致病
感染一种鸟类的病毒不一定会感染另一种动物一样
海洋中的病毒也都有它们特定的宿主
比如原核蓝藻的病毒就不会感染真核藻类
病毒是否可以感染宿主细胞
还与宿主细胞的表面是否有这种病毒的特异性受体有关
一般我们将病毒与宿主细胞表面特异性受体的结合称为吸附
病毒的表面有吸附蛋白
而宿主细胞的表面有宿胞表面受体
病毒与宿主细胞的吸附过程
实际上就是吸附蛋白和细胞表面受体的结合过程
每类吸附蛋白的构象不尽相同
每类细胞的表面受体的构象也不一样
就像不同的钥匙有着它所对应的锁一样
病毒只有遇到了对眼儿的细胞表面受体
才会和它的宿主细胞发生吸附
细胞表面受体有严严格的种系特异性
因而各种病毒具有严格的宿主范围
所以
尽管海水中病毒**
但各种微型生物照样生机勃勃
没有病毒的海洋是灾难
浮游病毒是海洋生态系统中不可缺失的环节
海洋中如果没有病毒
那将是非常可怕的
死亡的海洋生物无法分解
生机勃勃
不断循环的生态系统最终将会停止
地球上将不再有丰富多彩
多种多样的生命杀死胜利者
因为海洋病毒和它们的宿主细胞都是随机发生接触的
因此病毒的感染依赖于一定的宿主密度
也就是说
当某个宿主种群数量太少的时候
浮游病毒就很难接触到它们
而当宿主数量比较多的时候
感染就相对容易些
科学家把这个现象叫做杀死胜利者
当一个宿主种群成为优势种群时
就很容易被易感病毒找到
并在随后的过程中被大量裂解
直到变得不再是优势种群
而当另一个种群成为优势种群时
同样的故事也会再次上演
嗯
病毒的这个杀死胜利者游戏对调节群落结构和海洋生态多样性有着非常积极的作用
例如
当赤潮发生的时候
由于有害藻类的数量大量增加
其病毒也相应的大量繁殖并裂解宿主藻类细胞
这都大大有利于赤潮的消失
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