一項發表於《自然通訊》（Nature Communications）的開創性研究，由王（Wang）、張（Zhang）、Anantharaman 等學者共同完成，深入探討了淡水生態系統中病毒與其宿主之間複雜的互動關係。該研究利用先進的宏基因組學技術，揭示了營養鹽污染和溫度波動等同步環境壓力，如何影響淡水食物網中的病毒與宿主互動模式。研究結果強調了維持這些互動的微妙平衡，並警示環境壓力可能對淡水生物多樣性及生態系統功能造成的連鎖效應。
淡水系統不僅是生物多樣性的重要儲庫，也支撐著全球數百萬人的生計。然而，這些珍貴的生態系統正日益受到多重環境壓力的威脅，包括營養鹽污染、溫度變化及化學污染物等。病毒在調節微生物群落和驅動生物地球化學循環方面扮演著關鍵角色。理解這些綜合環境壓力如何調控病毒與宿主的互動，對於預測生態系統對環境變遷的反應至關重要。研究顯示，病毒透過裂解作用釋放細胞內容物，為微生物提供能量來源，進而影響碳、氮、磷等元素的循環，是生態系統健康不可或缺的一環。過量的營養鹽，特別是氮和磷，可能導致藻華，進而影響水質與生態平衡，甚至改變病毒對細菌生長效率的調節作用。
研究團隊透過控制實驗室中的淡水中介生態系統（mesocosm），模擬了多種生態壓力及其對病毒與微生物群落的影響。透過對這些中介生態系統中不同營養層級的DNA進行採樣分析，研究人員以前所未有的解析度識別了病毒基因組及其相關的細菌和微生物真核宿主。宏基因組學方法揭示，在環境干擾下，病毒社群組成和宿主連結模式發生了顯著轉變。特別是當溫度升高與營養鹽增加等壓力同時存在時，病毒與宿主之間的精細互動網絡出現了破碎化現象。這種情況削弱了病毒的捕食壓力，使得某些微生物族群得以不受控制地增殖，而另一些則可能衰退。這種對病毒調控機制的干擾，對營養循環具有深遠影響，因為病毒在釋放細胞內容物以滋養微生物食物網的過程中扮演著關鍵角色。
研究結果凸顯了在評估生態風險和制定保育策略時，必須考慮多重壓力源的綜合影響。單一因子評估可能低估了生態風險，因為多重壓力源可能產生協同效應，其總體影響遠大於各別壓力的總和。儘管氣候變遷帶來的暖化效應已是已知壓力，但溫度波動有時能緩解暖化對生產力的負面影響，然而，溫度波動本身也可能降低微生物的生長速率或改變群落結構。因此，綜合考量這些複雜的互動關係，對於制定有效的保育策略至關重要。這項研究不僅揭示了淡水生態系統中病毒與宿主互動的脆弱性，也預示了當這種平衡被打破時可能產生的廣泛後果。透過結合實驗生態學與高通量定序技術，研究為理解和保護我們星球的淡水資源提供了新的視角，強調了以更全面的觀點來應對環境挑戰的重要性。