RNA病毒的“名声”大多时候并不太好，因为这类病毒能在人体内引起不少疾病，从感冒到COVID-19都是由它们引起的。
尽管RNA病毒可能带来风险，但是这类不起眼的小家伙在生态系统中同样发挥着重要作用，因为这类病毒可以感染各种各样的生物，包括那些会在化学层面影响环境和食物网的微生物。它们被认为具有三种主要的功能，分别是杀死细胞、改变被感染的细胞管理能量的方式，以及将基因从一个宿主转移到另一个宿主。
这类病毒的另一个特点是快速的进化。它们利用RNA携带遗传信息，而不是DNA，正是由于RNA的不稳定性，RNA病毒的进化速率往往比DNA病毒要快得多。
目前，虽然科学家已经对自然生态系统中的数十万种DNA病毒进行了编目，但对RNA病毒的研究却相对比较少。
近日，一组研究团队结合机器学习分析和传统的进化树，对海洋中的大量遗传物质进行了详尽研究，从而确定了正核糖病毒界（Orthornavirae）中5500多种前所未知的RNA病毒，并让已知的RNA病毒门的数量翻了一倍。研究已于近日发表在《科学》上。
从海洋中筛选病毒
研究团队先前已经对海洋中的DNA病毒种类进行了编目，病毒数量从数年前的几千种，一路增长到了2019年的20万种。在那些研究中，科学家可以找到病毒颗粒来完成分析。
但对RNA病毒的研究来说，并没有病毒颗粒。团队筛选了一个全球性的RNA序列数据库，这个数据库来自一项为期四年的全球海洋探险研究项目，科学家在旅程中收集到了大量浮游生物，它们是海洋食物网的重要组成部分，也是RNA病毒的常见宿主。
塔拉号纵帆船是一座漂浮的实验室，它会在世界各地收集样本，这些样本会被编目，从而更好地了解海洋中那些看不见的居民，从微型动物到病毒和细菌应有尽有。（图／Maeva Bardy, Tara Ocean Foundation）
研究人员将分析范围缩小到了包含编码RdRp（RNA依赖性RNA聚合酶）的标志性RNA序列。这种基因已经在RNA病毒中进化了数十亿年，在其他病毒或细胞中却不存在，它在病毒传播方面发挥着重要作用。同时，每种RNA病毒在基因上还存在着微小的差异，这也有助于区分不同类型的病毒。
筛选最终确定了44000多个新的序列。接着，下一项挑战便是确定这些基因之间的进化联系。简单来说，两个基因越相似，带有这些基因的病毒就越有可能是密切相关的。
由于这些序列在很久以前就已经进化了，甚至有可能比最早的细胞还要古老，暗示着新病毒可能从一个共同祖先中分裂出来的“基因路标”已经在时间长河中丢失。换句话说，单纯依靠传统的系统发育树的研究方法很难完成任务。
但是，一种被称为机器学习的人工智能，让科学家可以系统地组织这些序列，并且更客观地检测出各种差异。
利用新研究中的方法分类组织的正核糖病毒界中的5个已知的RNA病毒门。（图／Zayed et al., Science）
团队总共发现了5504种新的海洋RNA病毒，并将正核糖病毒界之下已知门的数量从5个增加到了10个。对这些新序列的地理分布进行测绘发现，其中两个新的门在广阔的海洋区域格外丰富，被命名为Taraviricota的门格外偏好温带和热带水域，而Arctiviricota则对北冰洋有区域偏好。
团队认为，Taraviricota可能是科学家长期以来一直在寻找的RNA病毒进化中缺失的一环，它连接了RNA病毒的两个不同的已知分支，这些分支在复制方式上出现了分歧。
地图展示了RNA病毒在海洋中的分布。扇形大小与地区存在的病毒平均丰度成正比，扇形颜色表示病毒的门。
（图／Zayed et al., Science）
为什么这很重要
这些新的序列不仅帮助科学家更好地了解RNA病毒的进化历史，而且还能一窥地球上早期生命的进化。
绘制出这些RNA病毒身处何处的地图，可以帮助了解它们如何影响着各类生物，这些生物又驱动着我们星球上的诸多生态过程。新研究还带来了更先进的工具，通过人工智能帮助研究人员在基因数据库增长时对新病毒进行编目。
尽管发现了这么多新的RNA病毒，但要确定它们会感染什么生物仍然极具挑战。由于遗传的复杂性和技术限制，研究人员目前也还只有不完整的RNA病毒基因组的大部分片段。
而下一步就是弄清楚，可能还少了哪些种类的基因，以及它们是如何随时间变化的。揭示这些基因也可以更好地了解这些病毒的工作原理。
编译：Måka
参考来源：
https://theconversation.com/researchers-identified-over-5-500-new-viruses-in-the-ocean-including-a-missing-link-in-viral-evolution-180545
https://news.osu.edu/ocean-water-samples-yield-treasure-trove-of-rna-virus-data/
封面图/首图来源：pixabay