新冠病毒或只是“冰山一角”,科學家新發(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隊,借助人工智能機器學習,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。這項研究增加了生態(tài)學研究的可能性,重塑了人們對這些小但重要的亞微觀粒子如何進化的理解。另外,此項發(fā)現(xiàn)也有助于科學家更好地了解地球上的早期生命是如何進化的,進而追溯生命的起源。
圖1 研究成果(圖源:Science)
目前科學界對于RNA病毒在疾病之外的研究和認識并不充分,其進化速度比DNA病毒快得多。雖然科學家們已經(jīng)對自然生態(tài)系統(tǒng)中數(shù)十萬種DNA病毒進行分類,但對RNA病毒的研究卻相對較少。
在這項研究中,為了識別含有RNA遺傳物質(zhì)的新病毒,研究人員通過運用機器學習和系統(tǒng)發(fā)育樹兩種方法,對全球約35000個水樣進行分析,發(fā)現(xiàn)了5500種新病毒。在此前,國際病毒分類委員會(ICTV)確認了RNA病毒界的五個門類,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中,至少需要5個新的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新提出的病毒門類,包括Taravircota、Pomiviricota、Paraxenviricota、Wamoviricota和Arctivicota。
論文主要作者Matthew Sullivan表示,在整個海洋中發(fā)現(xiàn)了一個完整的RNA病毒門類Taravircota,這表明它們在生態(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病毒進化中“缺失的一環(huán)”,將RNA病毒兩個不同的已知分支連接起來,這兩個分支據(jù)稱在復制方式上存在分歧。這些努力為將RNA病毒整合到生態(tài)和流行病學模型中提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)知識。
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)進化了數(shù)十億年,而在其他病毒或細胞中并不存在。RdRp的存在可以追溯到地球上首次發(fā)現(xiàn)生命時,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。研究人員使用機器學習來分析44000個新序列,以總結(jié)數(shù)十億年的序列變化,并通過展示該技術(shù)已準確分類已識別的RNA病毒序列來驗證該方法。
對此,Sullivan表示:“我們創(chuàng)造了一種計算可復制的方式來校準RNA病毒序列,我們有信心可以更準確地反映RNA病毒的進化”。Zayed表示:“RdRp是古老的基因之一,弄清楚RdRp是如何隨時間進化的,可能有助于更好地理解地球上早期生命是如何進化的。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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