落花生
2003年上映的電影《海底總動員》用豐富的想象和高超的3D技術(shù)(靠人兩眼的視覺差產(chǎn)生的立體視覺效果),讓我們感受了一個奇妙的海底世界,搖曳的水草、繽紛的珊瑚叢、可愛的小丑魚、跳舞的水母、活潑的小海馬、兇狠的大白鯊等讓我們目不暇接,海洋中的動植物的豐富程度絲毫不遜色于陸地??墒鞘聦嵣?,海洋中最多的并不是這些動植物,甚至不是細菌,而是——病毒!海洋病毒的數(shù)量遠遠超過陸地。
海洋如此深不可測又變化莫測,考察海洋的動植物本身就很費勁了,需要用電子顯微鏡才能看到的病毒又要怎么給它們分類并計數(shù)呢?
科學家是這樣操作的,他們向過濾得來的海水樣本中添加化學物質(zhì),這些化學物質(zhì)會撕裂其中所有的蛋白質(zhì)和生物膜。從剩下的碎屑中,可以提取到混雜在一起的所有的DNA。接著對這些片段進行測序,并將它們拼接成更大的DNA片段。最后,他們可以將這些DNA序列與已知物種的DNA序列進行比較,要么找到一個精確的與之匹配的已知物種,要么找到一個序列相似的關(guān)系密切的已知物種,而如果找不到相似序列的已知物種,則證明發(fā)現(xiàn)了一個新的物種。
2011年3月,一艘名叫“塔拉號”的帆船從智利出發(fā)了,船上載著數(shù)名跨國合作的科學家,這個被命名為“塔拉海洋”的科考項目的目的是考察世界各地海洋里的病毒的分布和種類數(shù)量。這是一場持續(xù)數(shù)年的旅行,考察結(jié)果大大出乎了人們的預料。
2015年,塔拉號科學家們發(fā)表結(jié)果說已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5476種不同的海洋病毒,其中只有39種是已知的。2016年,這個數(shù)據(jù)更新至15222種,這個數(shù)目已經(jīng)逼近“塔拉海洋”科學家們對海洋病毒總數(shù)的預估數(shù)字,但是最近一次他們公布的海洋病毒種類的總數(shù)達到了195728種!而這其中約有90%的病毒不能歸類到任何已知的病毒分類中,也就是說到目前為止我們對于海洋里病毒種類的了解僅有10%!
這次新發(fā)現(xiàn)的大約40%的病毒種群來自北極43個地區(qū)的樣本,這也顛覆了科學家關(guān)于赤道地區(qū)生物種類要遠多于兩極地區(qū)的判斷,至少從病毒種類來說,北極地區(qū)的數(shù)目也不遜色于熱帶地區(qū)。
盡管已發(fā)現(xiàn)了近20萬種病毒,但也許這只是冰山一角,因為研究方法的限制,科學家只是對DNA片段進行測序,所以新發(fā)現(xiàn)的這些病毒全部都屬于DNA病毒(以DNA作為遺傳物質(zhì)的病毒),而像艾滋病病毒、乙肝病毒和禽流感病毒等這樣的RNA病毒(以RNA作為遺傳物質(zhì)的病毒)在海洋中有多少?對海洋生物和人類威脅有多大?目前還沒有更多的了解。
陸地和大氣中的病毒對人類和動植物的危害我們已經(jīng)有一定的了解,那么海洋病毒有怎樣的威力呢?
目前已在40多個藻類植物中發(fā)現(xiàn)了藻類病毒,這些病毒會影響藻類進行光合作用,并最終使藻類裂解;海星濃核病毒會感染海星,使海星出現(xiàn)多處潰爛,最后像泡沫一樣融化;卡麗色病毒則在海獅、海象、海豚和海鱸魚中傳播,感染的動物會長出皰疹(皮疹的一種,皮膚上會長出水泡),嚴重的會發(fā)展成肺炎和腦炎;還有噬菌體,這是會感染細菌的病毒。
不過海洋病毒也有好的一面,如果我們善加利用藻類病毒,就可以控制赤潮的發(fā)生。而澳大利亞的海星過多,它以珊瑚為食,對大堡礁構(gòu)成了嚴重威脅,海星病毒可能有利于改善這一現(xiàn)象。
最讓人意外的是,病毒可能在海洋維持碳循環(huán)的過程中發(fā)揮著重要作用。海洋目前吸收了大約一半的人類造成的碳排放,并且這個吸收量還在繼續(xù)上升。海洋生物將吸收的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機碳和生物質(zhì),當生物們被病毒感染而死亡時,它們體內(nèi)的碳會釋放到海洋中,其中的一些碳會被封存在海洋深處,不會再釋放到大氣中。也許有一天病毒會被用來改變碳循環(huán),減少大氣中的二氧化碳含量,這無疑是一個令人興奮的消息。