《Journal of Investigative Dermatology》：Amphipoda and the
Riboviria: viral diversity on a global scale
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本刊推荐：为填补甲壳纲钩虾目RNA病毒多样性研究的空白，研究人员对全球范围内淡水、海洋、咸淡水及陆生环境的钩虾进行了大规模的宏转录组筛查。研究从160个数据集中恢复了412个病毒重叠群，包括134个新病毒物种，揭示了RNA病毒多样性在钩虾不同物种及环境类型间的显著差异。这项工作极大地拓展了对甲壳纲病毒进化、多样性的认知，并对理解入侵生态学、疾病生态学和底栖群落的病毒生态学具有重要意义。
在浩瀚的地球生命图谱中，病毒，尤其是RNA病毒，是数量最庞大、也最为隐秘的居民。尽管它们是影响公众健康和全球经济的重要病原体，但长久以来，科学界对它们的认知主要集中在脊椎动物上。而对于那些在生态系统中扮演着关键角色、种类繁多且遍布全球各大水域乃至陆地的甲壳类小生物——钩虾（Amphipoda）来说，它们体内潜藏着怎样的RNA病毒世界，却几乎是一片空白。钩虾不仅是许多鱼类和水鸟的重要食物来源，还是生态系统中的“清道夫”，对物质循环至关重要。更有甚者，一些钩虾物种已成为臭名昭著的入侵生物，对土著生态系统造成严重破坏。那么，这些入侵的钩虾是否携带着特殊的病毒“武器库”？不同生活环境（淡水、海水、咸淡水）的钩虾，其病毒“房客”又有何不同？要理解病毒如何影响钩虾的种群动态、行为乃至整个生态系统的健康，首先必须揭开其RNA病毒多样性的神秘面纱。这正是由Amy L. Burgess等人开展的本项研究试图回答的核心问题，其成果发表在《Journal of Investigative Dermatology》。
为了系统性地回答这些问题，研究团队运用了多项关键技术方法。首先，他们进行了大规模的数据挖掘，从美国国家生物技术信息中心（NCBI）的序列读存档（SRA）中筛选了570个来自100种钩虾的转录组数据，并利用Serratus Explorer的RdRp（RNA依赖性RNA聚合酶）搜索工具初步鉴定病毒序列。其次，为补充公共数据库的不足，他们对7种在NCBI中没有数据记录的钩虾种群（共8个种群）进行了现场样本采集，通过Trizol法提取总RNA，并送至诺禾致源（Novogene）进行Illumina Novoseq 6000平台的总RNA和/或mRNA测序。接着，利用Trimmomatic对原始reads进行质控修剪，并使用SPAdes软件进行从头（de novo）组装。然后，通过Blastx将组装出的重叠群（contigs）与NCBI非冗余蛋白数据库（nr）进行比对，筛选出与病毒蛋白相似的序列，并使用CheckV评估病毒基因组的完整性。最后，他们进行了系统的生物信息学分析，包括：基于RdRp序列构建各病毒目的最大似然法系统发育树；利用vegan等R包计算并可视化α多样性（如香农指数、物种丰富度）和β多样性（基于Bray-Curtis和Jaccard相异性指数）；以及通过统计检验（如Kruskal-Wallis检验、ADONIS分析）分析环境、宿主物种及其入侵状态对病毒群落组成的影响。
3.1. 病毒发现
研究人员从160个数据集中总共恢复了412个病毒重叠群，这些序列与134个潜在的新病毒物种相关，其中41个被CheckV评估为具有完整基因组。这些病毒覆盖了12个已知的RNA病毒目。其中，与Mononegavirales（单股负链病毒目）相关的重叠群数量最多（n = 139），其次是Picornavirales（小RNA病毒目，n = 97）。研究还发现了来自Articulavirales、Bunyavirales、Durnavirales、Ghabrivirales、Hepelivirales、Jingchuvirales、Martellivirales、Nidovirales、Nodamuvirales、Wolframvirales等多个病毒目的病毒序列。超过一半的病毒重叠群预测编码病毒RdRp。
3.2. 系统发育学
基于RdRp序列构建的系统发育树显示，大多数新发现的钩虾病毒在各病毒目内部形成了单系群，表明它们可能是钩虾宿主中特有的病毒谱系。例如，在Mononegavirales、Ghabrivirales和Nyamiviridae中，新病毒与之前描述的病毒交织在一起；而在其他多数目中，新病毒形成了独立的进化支。一些病毒（如Bunyavirales和Jingchuvirales）的系统发育树获得了很高的自展支持率。这些结果表明，钩虾携带的RNA病毒具有丰富的多样性，且很多是前所未见的新类群。
3.3. 基于病毒物种有无的钩虾病毒组多样性
病毒序列从40种钩虾中恢复，5种钩虾未检测到病毒。Alpha多样性分析显示，RNA病毒的α多样性在不同环境（淡水、海洋、咸淡水）和不同钩虾宿主物种之间存在显著差异。其中，环境是影响病毒α多样性的显著驱动因素。Beta多样性分析表明，不同环境（淡水、海洋、咸淡水）之间的病毒群落组成存在显著差异，但多元离散度没有显著差异，说明这些环境在钩虾病毒多样性上同样丰富。然而，宿主入侵状态（是入侵种还是本地种）并不是病毒多样性的显著驱动因素，入侵种和本地种钩虾的病毒α多样性没有显著差异，病毒群落的多元离散度和组成也相似。
3.4. 基于病毒读数相对丰度的钩虾病毒组多样性
当考虑病毒读数的相对丰度时，环境和宿主对病毒α多样性的影响不再显著。然而，β多样性分析仍然显示环境对病毒群落组成有显著影响，并且不同环境间的多元离散度存在显著差异。与基于有无的分析一致，入侵状态对基于相对丰度的病毒多样性也没有显著影响。
本研究极大地扩展了我们对钩虾目RNA病毒世界的认知。研究人员首次在全球尺度上系统筛查了钩虾的RNA病毒多样性，发现了多达134个新病毒物种，涵盖了Orthornavirae（正核糖病毒门）下的五个病毒门。研究表明，RNA病毒在钩虾中普遍存在，在所筛查的物种中占比高达93%。Mononegavirales是其中最普遍的病毒类群。研究最重要的发现之一是，病毒多样性显著受到宿主所处环境类型（淡水、海洋、咸淡水）的影响，不同环境的钩虾拥有显著不同的病毒群落组成。这意味着病毒可能对其宿主的生存环境产生了进化上的特化。相比之下，宿主是否为入侵物种，并未显示出对病毒多样性的显著影响，入侵钩虾携带的病毒在多样性和组成上与本地种相似。这一发现挑战了“入侵生物会因失去天敌（包括病原体）而更具优势”的简单假设，提示入侵钩虾可能携带了其原有的病毒群落，或者在新环境中迅速获得了类似的病毒。
这项研究的意义深远。首先，它填补了甲壳纲，特别是钩虾目RNA病毒多样性知识的巨大空白，为病毒进化研究提供了宝贵的新数据。其次，它建立了环境是塑造宿主相关病毒群落关键因素的理论，深化了我们对病毒生态学的理解。最重要的是，该研究为入侵生物学和疾病生态学开辟了新的视角。研究发现的丰富病毒资源，包括那些与入侵钩虾（如恶魔钩虾Dikerogammarus haemobaphes）相关的病毒，为未来探索利用病毒作为潜在生物防治剂，以控制有害入侵物种的种群提供了候选对象。然而，本研究也指出，基于测序的病毒发现无法揭示这些病毒是致病、共生还是互利的，因此，后续必须结合病理学和生态学实验，来探究这些新发现病毒对钩虾宿主健康、行为及种群动态的真实影响。总之，这项研究如同绘制了一幅钩虾病毒世界的首张“星图”，不仅让我们看到了这片未知领域的浩瀚与复杂，也为未来探索病毒如何影响这些关键底栖生物的生态功能、乃至整个生态系统的健康与稳定，奠定了坚实的基础。
