西藏冰川里的古老病毒，是如何随气候变化演变的呢？

冰川是地球历史的天然档案馆，将空气中的尘埃、气体、微生物和病毒一同冻结，保存着过去气候和生态系统的详细记录。海拔6700米西藏高原的古里雅冰川的冰芯记录了超过4万年的气候和生态信息，最近，Nature上的一项研究，首次从古里雅冰川冰芯中重建了1,705种病毒基因组，揭示了病毒群落如何随气候变化而演变，以及它们对冰川生态系统的潜在影响。

冰川中古代病毒如何响应气候变化？

过去，研究人员主要通过冰芯中的气泡如二氧化碳、甲烷和氧同位素δ¹⁸O研究古代气候，但对冰川中的病毒知之甚少。为了研究冰川中古老病毒，研究团队从西藏高原古里雅冰川的9个深度采集冰样，涵盖寒冷的末次冰盛期和温暖的全新世等关键气候阶段。

为了避免现代污染，冰芯处理在低温洁净实验室进行，并通过超滤浓缩病毒颗粒，随后，利用高通量测序技术解析冰层中的DNA，并通过生物信息学工具识别病毒基因组。

分析发现，病毒群落在寒冷期和温暖期存在显著差异，最显著的变化发生在约1.15万年前，此时属于末次冰期向全新世过渡阶段，病毒群落结构变化最大，表明寒冷和温暖时期的独特气候条件深刻影响了病毒群落的组成。

研究人员通过假设这些影响可能是由于来自其他地方的病毒被不断变化的风向吹进来，并受到冰川温度变化的选择压力。然而，通过通过环境指标δ¹⁸O和Mg²⁺的分析发现，统计显著性不足，表明病毒-宿主相互作用可能是更关键的驱动因素。

研究显示冰川病毒优先攻击优势菌群，67%的病毒，1,149种预测感染冰川中的优势细菌，如黄杆菌Flavobacterium、冷杆菌Cryobacterium，其中，黄杆菌的病毒/宿主丰度比始终高于其他菌群，表明黄杆菌是病毒的主要目标。

冰川病毒主要影响代谢和硫循环，它们携带的辅助代谢基因可改造宿主代谢。研究发现，冰川病毒中辅因子代谢相关基因在4.1万年间持续富集，这些基因可能帮助宿主适应冰川表面的极端环境，从而间接提高病毒存活率。

因此，病毒不仅会感染和杀死细胞，而且还可能在感染过程中改变宿主的适应性，进而影响它们在冰川环境极端条件下生存的能力。

在1705种病毒中，73%是为西藏古里雅独有的，可能源于未测序的古老环境。27%共计452种病毒与其他冰川共享，其中99%存在于西藏其他冰川，仅1%出现在北极或南极。这表明西藏古里雅病毒具有显著的地区聚集性，可能与西藏高原的局地气候和微生物库有关。

11种病毒在红海上空的空气样本中被检测到，暗示部分病毒可能随大气环流从中东或北非远距离传输至西藏，这与古里雅冰芯尘埃来源如塔克拉玛干沙漠相吻合。

图：冰川冰采样🔽

a、在中国西部古里雅冰川高原（插图）进行了钻探，海拔 6,200 米。在冰川表面的钻探（第一张插图）获得了 309.7 米的冰芯（第二张插图显示了其中约 1 米的部分）。为了进行比较，我们之前对病毒的研究来自山顶（海拔 6,650 米）钻探的冰芯。b 、从冰芯中采集了 9 个深度的样本，跨越两个主要气候时代：全新世和 LGS。黑色数字表示距离冰芯表面的深度（以米为单位），洋红色文本提供相应的重建年龄，蓝色/红色文本表示冷/暖古气候条件（方法）。有关详细的样品物理化学信息，请参阅补充数据。kyr，千年。

❓思考题：冰川冰芯中的病毒研究主要解决了什么问题？

A.如何利用病毒治疗人类疾病
B.病毒如何随气候变化而演变
C.病毒能否在火星上生存
D.病毒与恐龙灭绝的关系

参考文献：Glacier-preserved Tibetan Plateau viral community probably linked to warm–cold climate variations。ZP Zhong, O Zablocki, YF Li, JL Van Etten, E Mosley-Thompson, VI Rich, LG Thompson…Nature Geoscience, 2024•nature.com，doi.s41561-024-01508-z