新冠病毒或只是“冰山一角”,科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)5500種RNA病毒
近日,來自美國、法國和瑞士等國家的國際研究團(tuán)隊(duì),借助人工智能機(jī)器學(xué)習(xí),從世界各地收集的海水樣本中確定了5500種新的RNA病毒,創(chuàng)建了一個(gè)關(guān)于RNA病毒的數(shù)據(jù)庫。相關(guān)研究成果以“Cryptic and abundant marine viruses at the evolutionary origins of Earth’s RNA virome”為題,發(fā)表在Science上。這項(xiàng)研究增加了生態(tài)學(xué)研究的可能性,重塑了人們對(duì)這些小但重要的亞微觀粒子如何進(jìn)化的理解。另外,此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也有助于科學(xué)家更好地了解地球上的早期生命是如何進(jìn)化的,進(jìn)而追溯生命的起源。
圖1 研究成果(圖源:Science)
目前科學(xué)界對(duì)于RNA病毒在疾病之外的研究和認(rèn)識(shí)并不充分,其進(jìn)化速度比DNA病毒快得多。雖然科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)中數(shù)十萬種DNA病毒進(jìn)行分類,但對(duì)RNA病毒的研究卻相對(duì)較少。
在這項(xiàng)研究中,為了識(shí)別含有RNA遺傳物質(zhì)的新病毒,研究人員通過運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和系統(tǒng)發(fā)育樹兩種方法,對(duì)全球約35000個(gè)水樣進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了5500種新病毒。在此前,國際病毒分類委員會(huì)(ICTV)確認(rèn)了RNA病毒界的五個(gè)門類,而此次新發(fā)現(xiàn)的RNA病毒并不能完全被歸入已知的病毒門類當(dāng)中,至少需要5個(gè)新的RNA病毒門類才能囊括它們。研究人員將這些病毒分別歸入五個(gè)新提出的病毒門類,包括Taravircota、Pomiviricota、Paraxenviricota、Wamoviricota和Arctivicota。
論文主要作者M(jìn)atthew Sullivan表示,在整個(gè)海洋中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)完整的RNA病毒門類Taravircota,這表明它們?cè)谏鷳B(tài)上非常重要。這一新的RNA病毒門類可能是數(shù)十億年前早期RNA病毒進(jìn)化中“缺失的一環(huán)”,將RNA病毒兩個(gè)不同的已知分支連接起來,這兩個(gè)分支據(jù)稱在復(fù)制方式上存在分歧。這些努力為將RNA病毒整合到生態(tài)和流行病學(xué)模型中提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)知識(shí)。
研究人員從海上浮游生物體中提取基因序列,并將分析范圍縮小到含有RdRp這一基因的RNA序列,這種基因在RNA病毒中已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)十億年,而在其他病毒或細(xì)胞中并不存在。RdRp的存在可以追溯到地球上首次發(fā)現(xiàn)生命時(shí),到如今,它的序列位置已經(jīng)發(fā)生多次變化,因而傳統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)育樹關(guān)系不能僅用序列來描述。研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)來分析44000個(gè)新序列,以總結(jié)數(shù)十億年的序列變化,并通過展示該技術(shù)已準(zhǔn)確分類已識(shí)別的RNA病毒序列來驗(yàn)證該方法。
對(duì)此,Sullivan表示:“我們創(chuàng)造了一種計(jì)算可復(fù)制的方式來校準(zhǔn)RNA病毒序列,我們有信心可以更準(zhǔn)確地反映RNA病毒的進(jìn)化”。Zayed表示:“RdRp是古老的基因之一,弄清楚RdRp是如何隨時(shí)間進(jìn)化的,可能有助于更好地理解地球上早期生命是如何進(jìn)化的。這不僅是在追溯病毒的起源,也是在追溯生命的起源”。
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