在对复杂单细胞微生物的大规模研究中，因斯布鲁克大学生态系的Christopher Bellas博士，Marie-Sophie Plakolb和Ruben Sommaruga教授发现了一个意想不到的发现。在微生物的基因组中，他们发现了超过30，000种以前未知的病毒的DNA。这种“隐藏”的DNA可能允许在宿主细胞中复制完整和功能性的病毒。

“我们对通过这种分析发现了多少病毒感到非常惊讶，”贝拉斯说。“在某些情况下，高达10%的微生物DNA由隐藏的病毒组成。这些病毒似乎不会伤害它们的宿主。相反，有些人甚至可能保护他们。许多似乎类似于所谓的噬菌体。这些病毒感染并摧毁感染其宿主细胞的其他有害病毒。

该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，并与马克斯普朗克医学研究所和格罗宁根大学的研究人员合作进行。

病毒作为保护者

从细菌到人类，所有生命形式都不断感染病毒。有些持续存在，但只是偶尔引发症状，例如人类的疱疹病毒。其他人隐藏得更深，成为宿主DNA的一部分。这项研究发现，地球上许多丰富的单细胞真核生物(复杂)都充满了病毒。这些生物随处可见，包括湖泊和海洋中丰富的藻类、土壤中的变形虫以及人类寄生虫。

“为什么在微生物基因组中发现如此多的病毒尚不清楚，”Bellas说。“我们最有力的假设是，它们可以保护细胞免受危险病毒感染。许多真核单细胞生物被“巨型病毒”感染，这是一组可以像细菌一样大的病毒。

这些感染在创建巨型病毒的新副本时会杀死宿主。然而，当噬菌体驻留在宿主细胞中时，它会“重新编程”巨型病毒以构建噬菌体。因此，有时可以抵御巨型病毒，并使宿主细胞群免于破坏。

新发现的病毒的DNA与噬菌体DNA相似。因此，宿主微生物很可能通过这些内置病毒保护自己免受巨型病毒的侵害。

来自高山湖泊的基因

该研究项目最初是基于贝拉斯和索马鲁加于 2021 年在奥地利蒂罗尔州戈森科勒湖水中发现的一组新病毒。“最初，我们想通过我们的研究找到新的'类似Polinton病毒'的起源，”Bellas解释说。“然而，我们不知道哪些生物通常被这些病毒感染。这就是为什么我们进行了一项大规模的研究来测试所有已知DNA序列的微生物。

研究人员检查的庞大数据集仅包含DNA序列，即所有基因都编码的字母ATGC序列。然而，数据集由几百千兆字节组成。

相比之下，病毒序列很小，但由于最先进的技术，只能在如此大量的数据中找到。借助因斯布鲁克大学的高性能计算机集群“Leo”，可以快速分析数据集。来自微生物的DNA序列也使用新的Oxford纳米孔技术读取。通过这项技术，DNA通过膜中的微小孔传递。每个碱基——A、G、C或T——中断电流，从而产生一个信号，从中可以读取DNA序列。

最后，研究人员发现的不仅仅是他们正在寻找的病毒。这一意想不到的发现将激发更多的研究来研究这些病毒所起的作用。