是我们的世界重塑病毒?

病毒是惊人地庞大的社区。占据所有可能的生物生态位,从灼热的海底火山口到寒冷的苔原,这些神秘的入侵者,惰性物质和生活之间徘徊,环游世界,在数以百计的数万亿。他们是地球上最丰富的生命形式。

病毒是公正担心巧妙的病原体,导致他们入侵的一切疾病,包括几乎所有的细菌、真菌、植物和动物。病毒学领域的最新进展,然而,表明病毒发挥更重要的和复杂的作用要大于和必要的功能多样的生态系统。

我们现在知道,人类包含大约100000件的病毒DNA元素,组成我们的基因组的8%左右。猜测这些古老的病毒碎片的作用范围从预防疾病增加癌症或其他严重疾病的风险,尽管研究人员承认,他们几乎没有触及表面的谜。

新评论文章出现在《自然》杂志评论微生物突出了植物病毒的进化和生态学。亚利桑那州立大学生物设计研究所的研究员Arvind Varsani加入一个国际研究小组探讨病毒动力学的许多细节。他们描述的三个组件之间微妙的关系,病毒感染过程中,病毒本身,植物细胞被病毒感染的主机和向量作为go-betweens-an复杂系统进化超过约4.5亿年。所有三个元素嵌入到更广泛关系周围的生态系统。

病毒学领域的最近的研究表明,病毒有时会有利于他们感染的生物体。”在此之前人们总是认为病毒致病的实体,“Varsani说。“这如何研究病毒的教条。我们有一节回顾互利共生,共生,也有一些非耦合共生关系。”

难以捉摸的流浪者

1892年,俄罗斯的一个植物学家,德米特里•Ivanovsky进行一个简单的实验,对科学和医学有重大的影响。他收集了从患病烟草sap,美联储通过非常细毛孔,表明这种物质过滤液体能感染健康的烟草。过滤保证不管致病的实体是什么,这是比细菌更小。荷兰植物专家和微生物学家中国拜耶林克被称为神秘的病毒致病物质,但其真正form-invisible光学显微镜——只出现在1931年,电子显微镜的发明。杆状植物入侵者,称为烟草花叶病毒,发现自身,首先病毒。这段时间以来,成千上万的不同的物种已确定,但他们代表了宇宙的一小部分病毒,其中大部分仍然是未知的。

事实上,即使是什么是病毒的问题没有单一的答案。他们的大小也有很大差异,从一个像埃博拉病毒,携带基因的一小撮,最近发现的巨型病毒。巨大规模堪与一些细菌,病毒可以携带的元素所需的机械翻译,把他们作为非生物实体问题。

“我看现在病毒从哲学角度,“Varsani说。“他们是一个动态的实体,他们有多个生活方式,从基本的复制病毒完全依赖于宿主,在某种情况下,这只是部分依赖于主机。“因为有些病毒可以发展如此之快,交易和获得新的遗传元素,其基因组可以成为嵌合甚至支离破碎,让他们适当的分类对病毒学领域的一个严重的挑战。

从生态学的角度来看,植物病毒是特别重要的原因。植物占80%以上的生物在地球上,地球上施加更大的影响是多样的生态系统比其他病毒感染王国的生活。植物病毒有明显的重要粮食作物和观赏植物,和一系列病毒是世界范围内大约有600亿美元的农作物损失负责。

捕捉惊人丰富的宇宙地球的病毒,研究人员已经超越早期确定单个病毒颗粒和分析的方法。metaviromics技术用于探测环境它们包含全套的病毒。的方法,依靠拼凑多个DNA或RNA基因组从环境样品,最近被用来识别大量的以前没有病毒。在植物病毒,这些病毒片段往往从轮渡的昆虫病毒从植物种植。

发现新病毒的新方法

Metaviromic测序是一个特别强大的技术为研究病毒社区。bet188真人与细胞的生活,一个共同的起源,病毒是多源的,这意味着他们是多个起源的结果。没有一个单一的基因已被确认,由所有病毒共享。而常见的蛋白质图案已观察到病毒衣壳,这些很可能趋同进化或水平基因转移的结果,而不是继承的元素。

metaviromics特别有用的战略梳理植物之间的互惠关系,向量和病毒及其随时间变化的关系。这么多研究病毒学都集中在《盗梦空间》以来的病毒在人类和植物病原体,互惠病毒之间的相互作用的性质和程度,向量和主机是最有可能的弱势。

作者推测,病毒可能发挥重要作用在维护生物多样性和帮助植物适应环境通过限制基因的植物的生长,包括作物。新病毒生态学的研究寻求理解的程度和致病性和互惠的相互作用的重要性。感染链中的一个非常重要的环节是特定的昆虫的行为和他们的病毒传播的方式,虽然许多其他因素发挥作用,包括营养、水资源、冷热压力和不良的土壤条件。

病毒的中介

向量在世界上发挥巨大作用的植物病毒。与动物病毒、植物病毒通常不通过直接接触传播感染和未感染的个体之间。相反,通过向量,植物病毒传播(特别是昆虫)以及通过花粉和种子。

相信病毒传播的模式发挥作用的病毒对宿主的影响。如果病毒通过种子或传播花粉,病毒应该限制其有害影响宿主植物的繁殖成功率,甚至传达一种适应性优势未受感染的植物。

病毒通过从父母女儿植物被称为垂直传播。相比之下,水平病毒传播发生在昆虫中转病毒的植株。这样的媒介传播可以更无情的攻击受感染的植物,只需要确保他们继续蔓延到合适数量的健康的植物病毒才能成功。

多种向量可以传播植物病毒,包括蛛形纲动物,真菌、线虫、和一些原生生物,尽管超过70%的已知植物病毒是通过昆虫传播,半翅目,大多数的生物包括蝉、蚜虫、飞虱、叶蝉和盾牌bug。

这种昆虫的口器构造可以使用穿刺和提取sap或植物细胞材料。昆虫传播植物病毒可以通过分泌的唾液中的病毒颗粒发生后吃受感染的植物。交替,植物病毒可以成为永久纳入昆虫的唾液腺,允许向量传播病毒的新植物昆虫的一生。

有趣的是,许多insect-transmitted植物病毒可能已经进化机制影响向量的行为,使被感染的植物更吸引sap-feeding昆虫或确保感染植物产生化学物质,促进昆虫行为,帮助促进传播。

除了感染链复杂多样,有些植物病毒有另一种独特的属性。此类病毒的基因组传输多个数据包,每个只包含部分病毒的完整的遗传密码,封装在一个单独的病毒粒子。这种独特的策略,这需要几个病毒颗粒的co-transmission新主机,以确保病毒基因组的完整性,是植物病毒的特性被认为是独特的。这些所谓的性质和演化多歧的病毒仍然是一个生物难题。

植物病毒显示相当大的创新战略,是高度依赖于给定的环境。有些是多面手,入侵的多个物种,而其他病毒专家支持窄范围的植物。这种选择性可能发展随着时间的推移,通过过程称为适应辐射。这通常发生在一个病毒面临异构栖息地,成为自适应专业开发特定的生态资源而变得不适应的利用别人。这种专业化行为限制不同病毒血统或物种之间的竞争。另外,通才多个植物病毒感染宿主但必须争夺这些资源与其他病毒。这种情况会导致病毒人口低多样性由最敏锐地适应病毒基因型。

病毒的到来

虽然研究人员认为病毒缺乏一个共同的祖先,一个详细的图片(当)他们如何出现在生命之网仍存在很大的竞争。三种常见的假设竞争优势作为一个解释框架,虽然他们并不是相互排斥的。也许从自由细胞病毒进化,权力下放或递减的假设状态。他们可能也源自RNA和DNA分子逃离活细胞。另外,病毒自我复制的实体,可能曾经存在的进化与细胞,最终失去独立地位。

持续metaviromic病毒多样性的研究有助于揭示病毒之间的基本关系,确定共同起源在许多植物、真菌和节肢动物病毒。特别关注未来的人为破坏生态系统的方式在整个地球上,这是发生在地球历史上前所未有的,改革是病毒,向量和主人的关系。

这些中断的影响可能与提高能力培养紧急病毒在宿主致病。随着生态群落更加紧密交织通过bet188真人人类土地利用的变化,现有的交互网络,在进化的时间采取行动稳定主机与本地向量和病毒可以突然转变的关系。任何致命的实体进入这种破坏生态系统更迅速蔓延到整个种群,并且积极扫描通过不同的生物体。未来的健康和可持续发展的人类和植物种群将受益于一种改进的理解很多微妙的相互关系管理最无处不在的viruses-those殖民的植物。

参考
植物病毒的进化和生态学。皮埃尔•Lefeuvre达伦·p·马丁,圣地亚哥·埃琳娜,迪翁n .牧羊人之一Philippe Roumagnac & Arvind Varsani。自然评论微生物学(2019),https://doi.org/10.1038/s41579 - 019 - 0232 - 3。

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