来源：亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR)                         发布时间：2019年9月24日

       海绵是多孔动物门，全世界有7500多个物种，它们广泛分布于海洋的各个区域。过滤海水并滤取食物是海绵的特征之一，在此过程中，某些海绵每天滤水量高达24 000升，而海水中包含多种病毒，平均每毫升海水中包含1000万种病毒。因此，海绵的滤食方式与高丰度的病毒种类，表明海绵可能与周围海水具有相似的病毒群落。

       来自基尔大学合作研究中心(CRC)1182和亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR)的研究人员现已证明，海绵具有非常特殊的病毒序列特征(即病毒组)。某些噬菌体(即攻击细菌的病毒)还能够调节宿主免疫系统，从而保护共生细菌不被消化。尽管病毒通常具有致病性，但新研究已证明噬菌体对宿主与细菌的相互作用具有积极影响。这些成果与维尔茨堡大学、巴塞罗那大学和乌得勒支大学的研究人员通过国际合作共同获得的，并发表于著名杂志《Cell Host & Microbe》，这项研究为多细胞生物及其微生物群落之间的共生关系提供了新见解，即二者可以由噬菌体以三方关系调节。
 

海绵组织的三维图示说明了海绵细胞（红色）与生活在海绵中的细菌（绿松石色）的紧密接触。图片：Martin T. Jahn / GEOMAR
 

未知的微观世界

       为分析海绵病毒群落的组成，研究人员从地中海的特定海域检查了四种不同的海绵。在不同情况下，研究人员相互比较了不同海绵个体和同一海绵的不同组织。"每个海绵个体即使生活区域相近，也具有独特的病毒群落，这与我们最初的假设相反。因此，没有两个海绵具有相同的病毒群落，"GEOMAR的博士研究员、CRC 1182的早期癌症研究员、该研究第一作者Martin T. Jahn说，"病毒组不是由生境或组织与周围水体的接触决定，而是由海绵内部因素决定。"

       值得注意的是，在海绵中发现的病毒基本上是未知的。Jahn博士说："我们已经在样本中发现了近500个新的病毒属，这些病毒是全新的，可能仅出现在海绵中，而在自然界其他环境中没有。"这个数量表明，病毒多样性的研究才刚刚开始。

动物宿主、细菌和噬菌体相互作用

       观察到的海绵病毒群落与海水病毒群落之间的差异引发了一个问题，即海绵病毒是否具有特定功能。研究人员研究病毒基因的详细信息，发现了与多细胞生物相似的基因，它们在多细胞生物中负责某些蛋白质的相互作用。CRC 1182成员、GEOMAR海洋微生物学教授Ute Hentschel Humeida说："这一意外的结果引起了我们的兴趣，我们想了解为什么噬菌体具有一个编码蛋白质的基因，而我们更希望在多细胞生物体中发生。"

       为了研究这种ANKp蛋白的作用，他们研究了其在模式生物中的作用：在大肠杆菌中表达了该蛋白，并研究了其对脊椎动物某些免疫系统中清道夫(巨噬细胞)的作用。结果表明ANKp蛋白的核心作用是：它导致大肠杆菌被巨噬细胞破坏的程度大大降低。惊人的是，这种蛋白质显然可以使噬菌体与动物宿主相互作用，因为它可以下调宿主的免疫反应，从而保护细菌免于被消灭。因此，科学家认为噬菌体是宿主生物、细菌和噬菌体三方相互作用的一部分，它们为维持共生共存提供了机制。

共生概念的延伸？

        CRC 1182的研究人员认为噬菌体对多细胞宿主生物及其微生物共生具有重要贡献。"我们推测噬菌体是包括人在内的多细胞宿主生物与细菌之间相互作用的主要参与者，"Martin T. Jahn说，"类似ANKp这样的病毒蛋白可能首先使宿主与细菌之间发生这种相互作用，从而使细菌避开宿主的免疫系统。"Hentschel Humeida总结认为："共生的基本概念可以理解为三方之间的相互作用。"Hentschel Humeida和他的团队将继续研究这一对于微生物研究至关重要的假说，并将确认噬菌体在宿主和共生微生物中参与的功能。

原文链接：Symbiosis as a tripartite relationship-Investigation of viral communities of sponges allows new insights into the mechanisms of symbiosis

编译：王爽