一项发表在《自然-通讯》上的最新研究，由王（Wang）、张（Zhang）、阿南塔拉曼（Anantharaman）及其同事进行，深入揭示了淡水生态系统中病毒与其宿主之间复杂动态的新见解。研究人员运用先进的宏基因组学技术，探究了营养污染和温度波动等同步环境压力如何影响淡水食物网内的病毒-宿主相互作用。他们的发现强调了维持这些相互作用的微妙平衡，并指出了环境压力对淡水生物多样性和生态系统功能可能产生的连锁效应。
淡水系统是生物多样性的重要宝库，支撑着全球数百万人的生计。然而，这些生态系统正日益受到多重环境压力的威胁，包括营养污染、温度波动和有毒污染物。病毒在调节微生物种群和驱动生物地球化学循环方面发挥着关键作用。理解联合环境压力如何调节病毒-宿主相互作用，对于预测生态系统对环境变化的响应至关重要。研究人员进行了受控的淡水中观生态系统实验，模拟了各种生态胁迫及其对病毒和微生物群落的影响。通过对这些中观生态系统中不同营养层的DNA进行采样，他们以前所未有的分辨率识别了病毒基因组及其相关的细菌和微生物真核宿主。这种宏基因组学方法揭示了在环境扰动下，病毒群落组成和宿主连接模式发生了显著变化。
最引人注目的结果之一是，在多重压力下，病毒-宿主相互作用网络出现了碎片化。通常，病毒与其微生物宿主之间存在高度特异性的关系，通过感染和裂解来控制宿主丰度和多样性。研究发现，当温度升高和营养增加等压力同时发生时，这些精细调节的相互作用变得不稳定。病毒捕食压力减弱，导致某些微生物种群不受控制地增殖，而另一些则衰退。这种破坏对营养循环具有深远影响，因为病毒介导了细胞内容的释放，为微生物食物网提供能量。
该研究结果强调了在评估生态风险和制定保护策略时考虑多重压力的重要性。研究表明，多重压力可以协同作用，加剧病毒-宿主相互作用的退化，这意味着传统的单因素评估可能低估了生态风险。有效的保护策略需要纳入多因素压力影响的考量，并认识到病毒群落在生态系统稳定性中所起的奠基性作用。
值得注意的是，一项针对长江流域的研究发现，尾噬菌目（Caudovirales）在淡水病毒群落中占主导地位，并且在不同采样点观察到病毒群落组成的独特模式，这表明地理位置和生态参数会影响病毒多样性。此外，全球范围内的淡水病毒组研究表明，淡水病毒群落与海洋或其他生物群落相比，在遗传上存在显著差异，这暗示了淡水生态系统特有的病毒进化路径。这些发现为理解环境压力如何塑造病毒群落结构和功能提供了更广阔的视角，并强调了在研究病毒-宿主相互作用时考虑环境背景的重要性。