基于网络的生态相互作用分析显示，北极和南极地区的 RNA 病毒物种多样性高于预期。
基因组分析的进展
通过将基因组测序数据与人工智能分析相结合，研究人员识别了海洋病毒并评估了它们的基因组，发现它们从处理海洋中碳的其他微生物或细胞中“窃取”了基因。 通过绘制微生物代谢基因图谱，包括水下碳代谢基因，研究人员在世界海洋中发现了 340 条已知的代谢途径。 其中，128 种仍然存在于海洋病毒的基因组中。
俄亥俄州立大学微生物学教授兼微生物组科学中心主任马修·沙利文说：“这个数字如此之高，让我感到震惊。”
通过计算技术的进步，研究小组挖掘了这一巨大的数据，现在已经揭示了哪些病毒在碳代谢中发挥作用，并将这些信息用于新开发的群落代谢模型中，以帮助预测病毒如何改造海洋微生物群以获得更好的碳捕获。
“建模是为了了解病毒如何增加或减少系统中的微生物活动，”沙利文说。 “社区代谢模型告诉我一个令人垂涎的数据点：哪些病毒针对最重要的代谢途径，因为这意味着它们具有良好的杠杆作用。”
沙利文昨天（2024 年 2 月 17 日）在丹佛举行的美国科学促进会年会上介绍了这项研究。
碳捕获病毒工程
沙利文是塔拉海洋联盟 (Tara) 的病毒研究协调员，该联盟是一项为期三年的全球研究，旨在研究气候变化对世界海洋的影响，收集了 35,000 个富含微生物的水样。 样本。 他的实验室研究噬菌体（感染细菌的病毒）及其在工程框架中的放大潜力，以操纵海洋微生物将碳转化为沉入海底的最重的有机物。
“海洋吸收碳，可以缓冲气候变化。二氧化碳以气体形式被吸收，微生物将其转化为有机碳，”沙利文说。 “我们现在看到的是，病毒针对这些微生物群落新陈代谢中最重要的反应。这意味着我们可以开始研究哪些病毒可以用来将碳转化为我们想要的碳。换句话说，我们能否加强这一巨大的海洋缓冲区，使其成为碳汇，为应对气候变化赢得时间，而不是将碳释放回大气中，加速气候变化？”
2016年，塔拉的团队确定海洋中的碳沉降与病毒的存在有关。 人们认为，当病毒感染的碳处理细胞聚集成更大的粘性聚集体并落入海底时，病毒会导致碳下沉。 研究人员开发了一种基于人工智能的分析方法，从数千种病毒中识别出少数“VIP”病毒，在实验室中培养它们，并将其用作海洋地球工程的模型系统。
塔拉海洋联盟的达米安·埃弗拉德教授开发的新的群落新陈代谢模型可以帮助他们了解这种方法可能会产生什么意想不到的后果。 沙利文的实验室正在吸取这些海洋经验，并将其应用于人类环境中的病毒微生物组工程，以帮助脊髓损伤后的恢复，改善感染艾滋病毒的母亲所生婴儿的结局，并对抗艾滋病毒。 烧伤创面感染等。
海洋以外的应用
“我们正在进行的对话是，‘这其中有多少是可以改变的？’ 我们的总体目标是朝着我们认为有用的方向设计微生物组，”土木、环境和岩土工程教授沙利文说。 发展方向。”
他还报告了在一个完全不同的生态系统中使用噬菌体作为地球工程工具的早期努力：瑞典北部的永久冻土，那里的微生物不仅改变气候，而且随着永久冻土融化而导致气候变化。 反应。
弗吉尼亚·里奇 ( Rich) 是俄亥俄州立大学微生物学副教授，也是美国国家科学基金会资助的生物整合研究所的联合主任，该研究所位于俄亥俄州立大学，在瑞典实地组织微生物组科学研究。 里奇还共同领导了之前的研究，发现融化的永久冻土中的单细胞生物是甲烷（一种强效温室气体）的重要产生者。
与新罕布什尔大学的 Ruth 共同组织了 NAA 会议，后者共同指导该研究所更好地了解微生物群对永久冻土融化的反应。 以及由此产生的气候相互作用。
沙利文在题为“针对微生物组的生态系统管理：小演员，大影响”的会议上发表了题为“从生态系统生物学到用病毒管理微生物组”的演讲。 已发布。
海洋工作得到了国家科学基金会、戈登和贝蒂摩尔基金会以及塔拉海洋的支持，除国家科学基金会外，土壤工作还得到了能源部和格兰瑟姆基金会的资助。