虽然世界一直高度关注全球气候变化的常见参与者，如化石燃料和森林砍伐，但从海洋深处出现了一群不太可能的竞争者——海洋病毒。随着科学家们揭开它们对我们星球气候的深远影响，这些微小但强大的实体现在正成为众人瞩目的焦点。

海洋病毒拥有一支由大约1030个病毒颗粒组成的大军，以其惊人的多样性统治着广阔的海洋。所有水生生物都以这样或那样的方式受到它们的影响——无论是细菌、藻类、原生生物还是鱼类。海洋病毒对气候变化的净影响是积极的还是消极的，尚无定论。然而，越来越多的证据不容忽视——海洋病毒具有能够重塑海洋生态系统结构的变革力量——它们对生物地球化学循环的影响绝非微妙。

病毒分流：揭开海洋的碳循环

噬菌体(或简称噬菌体)——感染细菌的病毒——是海洋中的主要病毒。感染后，噬菌体会导致其倒霉的细菌宿主通过称为病毒裂解的过程爆裂，从而将营养物质和有机物质释放到周围的海水中。这种称为病毒分流的现象将微生物生物量从食物网中的二级消费者(例如浮游生物和鱼类)转移到主要由异养细菌消耗的溶解有机物池中。

当细菌死亡并分解时，它们的有机物有可能形成颗粒有机物(POM)池或溶解有机物(DOM)。POM由复杂的结构组成，不易被海洋微生物分解。因此，它经常被运送到海洋的更深处。然而，DOM更容易被微生物消化，因此被纳入其生物质中。随着海洋中微生物生物量的增加，它成为较高营养水平生物体的食物来源，包括浮游生物，而浮游生物又成为鱼类的猎物。

但噬菌体也可以捕食这些微生物。据估计，噬菌体每天杀死海洋中约10%至20%的异养细菌和5%至10%的自养细菌，导致大量碳、营养物质和其他微量元素释放到微生物食物网中。溶解的有机物反过来又引发了一场细菌盛宴，因为微生物急切地消耗了新获得的营养物质和碳，从而限制了它们通过更高营养水平的流动。因此，病毒裂解促进细菌呼吸，将碳保留在海洋中，而不是将它们释放到大气中。通过这种方式，噬菌体每年间接帮助固存大约3吉吨的碳。

病毒裂解：驱动海洋微生物的营养循环

病毒裂解在将其他重要营养素释放到海洋微生物食物网中也起着至关重要的作用，例如氮和磷，它们以核酸和氨基酸的形式封装在细菌细胞内。这些营养丰富的化合物促进生长和代谢活动，并作为异养和自养微生物的宝贵资源。

噬菌体还可以通过重塑蓝藻的新陈代谢来改变碳循环，蓝藻是全球CO2固定的主要参与者之一。例如，研究人员发现噬藻体感染聚球藻属。通过最大化能量生产但抑制CO2固定来改变宿主光合作用。然而，这种现象在生态系统层面的更广泛影响仍然是个谜，为未来的研究提供了一个成熟的关键领域。

盛开的噩梦：工作中的病毒义务警员

海藻通过其光合作用在调节大气中的二氧化碳水平方面发挥着至关重要的作用。然而，当大量海藻出现时，麻烦就潜伏在深处。进入可怕的藻华，水生生态系统中那些无法控制的藻类爆发。这些水华对海洋生态系统产生了一系列不利影响，从氧气耗尽和食物网破坏到有害毒素的产生。

病毒再次成为焦点。可以感染海藻的裂解病毒在藻类大量繁殖的消亡中起着关键作用，并引发溶解有机物的激增，再次促进周围异养细菌的生长，并将能量流限制到更高的营养水平。

因此，科学家们正在探索利用病毒自然控制和消除藻华的想法。这个令人兴奋的研究领域仍处于早期阶段，科学家们目前正在进行小规模的试点研究，以收集更多信息并探索该方法的潜力。一个这样的例子是对Heterosigmaakashiwo病毒(HaV)的调查，该病毒在防止由破坏性藻类Heterosigmaakashiwo引起的有毒赤潮再次发生方面显示出希望，最终保护渔业。另一项研究表明，从天然湖泊中分离出的混合病毒可在六天内将实验室培养物中有毒的铜绿微囊藻蓝藻的丰度降低95%。

然而，一些挑战限制了病毒(和噬藻体)在控制藻华方面的大规模应用。自然生态系统中藻类大量繁殖的动态是复杂的，更大规模地实施病毒干预会带来后勤和环境方面的挑战。另一个重要问题是微生物对病毒产生抗药性的潜在发展，类似于微生物对抗生素产生抗药性的方式。克服耐药性的一些潜在变通办法是使用病毒混合物，而不是单一的裂解病毒，以及针对相关藻类的工程病毒。尽管存在这些局限性，但利用病毒修复藻类繁殖仍有希望，并且仍然是一个活跃的研究领域。

超越地平线

海洋病毒和噬菌体在全球气候变化中的作用仍在展开，还有更多有待发现。随着科学家们继续深入研究这个迷人的领域，未来有几个步骤具有巨大的希望。

首先，需要进一步研究来揭示海洋中病毒多样性的全部范围，以及病毒与不同环境条件下不同微生物群落之间的相互作用。最近，科学家们对“巨型病毒”的存在有了重大发现，这种病毒拥有非常大的基因组(大小范围为300-1000千碱基对(kbp))并感染海洋宿主。使这些病毒更加引人入胜的是发现它们非常普遍并且具有感染范围广泛的真核宿主的能力。然而，巨型病毒对海洋生态系统和生物地球化学过程的影响程度在很大程度上仍未得到探索，值得进一步研究。

此外，了解病毒介导的养分循环和碳封存背后的机制可以为减轻海藻大量繁殖和提高海洋碳封存效率的创新方法铺平道路。此外，将病毒动力学整合到海洋学模型中将有助于完善生态系统对气候变化响应的预测。

随着人们越来越认识到病毒是海洋中有影响力的因素，进一步研究海洋微生物的作用和相互作用无疑将有助于我们减轻环境挑战并促进海洋生态系统的健康和复原力，以应对不断变化的世界。

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