中国团队在太平洋海底发现11700种新病毒,改写深海微生物认知

中国团队在太平洋海底发现11700种新病毒,改写深海微生物认知

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据《南华早报》2026年10月14日报道,中国研究团队在全球最大海底金属矿藏——太平洋克拉里昂-克利珀顿区(Clarion-Clipperton Zone)发现了多达11,700种新病毒。这一发现不仅刷新了深海病毒多样性的纪录,也为深海采矿的生态影响敲响警钟。这片位于墨西哥和夏威夷之间、水深达6,000米的区域,遍布着土豆大小的多金属结核,蕴藏着远超陆地的镍、钴、锰等战略资源,而病毒正是这片“金属荒漠”中隐藏的居民。

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海底“土豆”藏身的海底病毒宝库

在太平洋中央约4,500公里长的克拉里昂-克利珀顿断裂带,水深可达6,000米。这里沉积着数以亿计的多金属结核,直径从几厘米到十几厘米不等,形状酷似土豆。据《南华早报》报道,中国研究团队对采集自该区域的沉积物和结核样本进行了宏基因组分析,结果发现了11,700种未记录过的病毒序列,其中绝大多数属于先前未知的病毒类群。这些病毒主要感染细菌和古菌,其基因组成与已知的尾噬菌体科(Caudoviricetes)有显著差异。研究负责人、重庆大学教授侯博文表示:“这是首次系统性地揭示深海金属结核区的病毒暗物质,其多样性远超我们预期。”

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研究团队如何发现这11700种新病毒?

该研究由中国大洋矿产资源研究开发协会(COMRA)支持,重庆大学、中国海洋大学等机构参与。团队利用“大洋一号”科考船在2024年采集了CCZ区域5个勘探合同区的沉积物样本,深度涵盖3,000至5,500米。通过宏基因组测序和生物信息学分析,研究者从数万亿个DNA片段中拼装出超过27,000个病毒基因组,其中11,700个与已知病毒库的相似度低于90%,被认定为新发现的病毒物种。相关论文已于2026年10月12日发表在国际期刊《自然·通讯》(Nature Communications)上,证实了这些发现。侯博文教授在论文中写道:“这些病毒在极端高压、低温、缺氧且富含重金属的环境中演化出了独特的基因特征。”

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新病毒家族:尾噬菌体、短尾病毒与超大型病毒

统计显示,这11,700种新病毒中约65%属于有尾噬菌体纲(Caudoviricetes),但大多数与已知属的遗传距离超过30%。此外,研究还发现了少量疑似“巨型病毒”(Nucleocytoviricota)的序列,其基因组大小超过200千碱基,可能是感染原生生物的病毒。下表列出了主要病毒类群及其特征:

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病毒类群估计种类数典型宿主基因组大小范围不同点
--------------------------------------------------------
尾噬菌体纲(Caudoviricetes)~7,600细菌30-100 kb广泛分布,高度多样
短尾病毒科(Short-tailed phages)~2,100假单胞菌/弧菌20-45 kb具有独特尾部结构
微病毒科(Microviridae)~1,200细菌4-6 kb单链DNA,极小型
拟核质病毒(Nucleocytoviricota)~800原生生物200-500 kb巨型病毒,基因复杂

从表中可见,CCZ区域的病毒多样性远超普通深海环境,尤其是尾噬菌体类群的特殊演化分支。

深海金属结核与病毒演化的奇特关联

多金属结核富含锰、铁、镍、铜、钴等元素,表面形成的氧化层可能为病毒提供了稳定吸附位点。侯博文教授表示:“结核表面的微孔隙结构可能成为病毒和宿主细菌的局部热点。”研究还发现,病毒携带的辅助代谢基因(如与重金属抗性相关的铜、锌转运蛋白基因)比例显著高于表层海水病毒,提示这些病毒在帮助宿主适应重金属环境方面发挥关键作用。实验室培养实验证实,部分分离出的噬菌体在高浓度镍离子(2 mM)条件下仍能保持完整感染性,这是普通海洋噬菌体难以做到的。

商业深海采矿的环境隐忧:病毒生态影响

克拉里昂-克利珀顿区是国际海底管理局(ISA)已发放17份勘探合约的区域,其中中国持有5份。随着陆地资源日益紧缺,深海多金属结核的商业开采预计在2030年前后启动。然而,采矿活动将扰动海底沉积层,可能释放被埋藏的病毒颗粒,同时破坏病毒与宿主形成的稳定生态系统。中国大洋矿产资源研究开发协会的一名专家(要求匿名)告诉《南华早报》:“我们必须明确这些病毒在深海食物网中扮演的角色,否则采矿可能引发意想不到的生态后果。”研究显示,采矿形成的羽流(plume)可能将含病毒颗粒的沉积物扩散至数百公里外。

这次发现对科学界意味着什么?

这11,700种新病毒极大扩展了全球已知病毒目录(目前约2万种),相当于将已知病毒数量提升了近60%。它们为生命起源研究提供了线索——在类地行星早期的极端环境中,病毒可能曾像今天深海一样繁盛。此外,病毒携带的酶类和金属结合蛋白可能具有工业应用潜力,例如用于生物冶金或环境修复。不过,多数新病毒因难以培养,其功能仍需借助宏基因组与单细胞技术进一步解析。正如侯博文所言:“我们只是刚刚掀开了深海病毒世界的一角。”

FAQ

Q1: 这些新病毒对人类有威胁吗?

A1: 目前尚无证据表明这些病毒能感染人类。它们主要感染细菌和古菌,且深海极端环境下的病毒通常适应了低温高压,在人体体温和低盐条件下难以存活。但科研人员仍需警惕未知病毒的潜在跨宿主传播风险,尤其是那些带有重组或转座元件的病毒。

Q2: 深海采矿会将这些病毒带到表层吗?

A2: 深海采矿车会搅动海底沉积物,可能将附着在结核和沉积物上的病毒颗粒释放到水柱中,并通过洋流扩散。国际海底管理局已要求所有勘探合同方进行环境影响评估,监测病毒丰度和多样性的变化。目前已有研究建议在采矿前对靶区进行病毒组基线调查,以便量化扰动影响。

结语

中国团队在太平洋CCZ发现的11,700种深海病毒,不仅是人类微生物认知的一次飞跃,也标志着深海资源开发必须援引“病毒考量”。在深海采矿商业化的黎明,掌握病毒世界的底数,是确保蓝色经济健康、可持续的前提。

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中国研究团队在太平洋克拉里昂-克利珀顿区多金属结核矿床发现11700种新病毒,大部分为未知类群。研究发表于《自然·通讯》,揭示深海极端环境病毒多样性,为深海采矿生态评估提供关键依据。点此了解详情。

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