海洋变暖加剧了珊瑚内部的病毒爆发

在南太平洋进行的一项为期三年的开创性研究发现，有证据表明，海洋变暖会引发“感染鞭毛藻的RNA病毒”的爆发，这种病毒会攻击珊瑚内的共生藻类。自2021年被认为是石珊瑚组织损失疾病的可能原因以来，珊瑚礁病毒引起了更大的关注，石珊瑚组织损失疾病已造成佛罗里达和加勒比珊瑚礁大量死亡近10年。

　　

在南太平洋进行的一项为期三年的开创性研究发现，有证据表明，海洋变暖会引发“感染鞭毛藻的RNA病毒”的爆发，这种病毒会攻击珊瑚内部的共生藻类。自2021年被认为是石珊瑚组织损失疾病的可能原因以来，珊瑚礁病毒引起了更大的关注，石珊瑚组织损失疾病已造成佛罗里达和加勒比珊瑚礁大量死亡近10年。

造礁珊瑚令人惊叹的颜色来自珊瑚内部的光合藻类。一项为期三年的开创性研究发现，在海洋热浪期间，病毒可能会增加对这些共生藻类的攻击。

很少有研究研究了高温和其他形式的压力如何影响珊瑚病毒的爆发，更少的研究着眼于这些爆发的珊瑚礁规模动态。今天发表在ISME通讯网站上的这项研究同时进行了这两项研究。这也是第一个分析“鞭毛感染RNA病毒”(dinoRNAVs)在珊瑚礁范围内的流行程度、持久性、触发因素和健康影响的研究，这种单链RNA病毒感染珊瑚内部的共生藻类。

第一作者Lauren how - kerr说，珊瑚和海洋疾病研究人员正在密切关注珊瑚病毒，此前在2021年10月和2022年2月进行的研究发现，共生鞭毛藻的病毒感染可能是导致石珊瑚组织损失病(SCTLD)的原因。SCTLD是有记录以来最致命的珊瑚疾病之一，自2014年首次被发现以来，它一直在摧毁佛罗里达州和加勒比地区的珊瑚礁。

“虽然这项研究的重点不是SCLTD，但它建立了我们对珊瑚病毒的理解，特别是感染珊瑚内共生体的RNA病毒。”赖斯大学博士后研究员how - kerr说，他与来自莱斯大学、东北大学、俄勒冈大学、维尔京群岛大学、罗格斯大学、俄勒冈州立大学、乔治梅森大学、新西兰国家水和大气研究所以及位于佛罗里达州Summerland Key的Mote海洋实验室的珊瑚礁研究和恢复中心的十几位同事共同撰写了这项研究。

Howe-Kerr说:“我们的工作提供了第一个经验证据，表明暴露在珊瑚礁上的高温会引发珊瑚群落内的dinoRNAV感染，我们表明，这些感染在不健康的珊瑚群落中会加剧。”

这项研究是在太平洋法属波利尼西亚莫雷阿岛的莫雷阿珊瑚礁长期生态研究站进行的。莫雷阿岛距离塔希提岛约20英里，周围环绕着珊瑚礁。2018年8月至2020年10月期间，每年两次从岛上54个珊瑚群落收集样本。在此期间，水温最高的是2019年3月。在此期间，岛上的珊瑚礁遭受了与热有关的压力，包括广泛的白化。

研究地点位于不同的珊瑚礁区，受到不同类型的环境压力。例如，面向海洋的前礁较深，水温较低且更稳定，而泻湖中的近岸边缘礁则受到最高温度和最大温度变化的影响。

how - kerr于2022年在莱斯大学获得博士学位，最近在国家科学基金会完成了为期一年的海洋政策奖学金。采样和分析是在她在海洋生物学家和研究合著者阿德里安娜·科雷亚的莱斯实验室攻读博士学位期间进行的。

科雷亚说:“在这三年的时间里，每年两次对完全相同的珊瑚群落进行定位和采样，这是一个巨大的团队努力。”疫情使情况进一步复杂化，我们无法在2020年3月进行采样，但最终这一切都是值得的。我们学到了很多关于珊瑚礁范围内病毒动力学的知识。”

科雷亚说，从以前的研究中可以清楚地看出，珊瑚“携带着许多不同的病毒”，但目前还不知道特定的病毒类型是如何分布在珊瑚礁上的。她的团队在2022年的一项研究中，由另一名前学生卡斯滕·格鲁普斯特拉(Carsten Grupstra)领导撰写，详细介绍了基于水箱的实验结果，这些实验表明，在热应激下，珊瑚中单一病毒群(dinoRNAVs)的病毒活性增加。

“这项为期三年的研究建立在这一基础上，表明这种情况也可能发生在海洋中。”“我们在珊瑚礁上看到了同样的热诱导的病毒产量增加。”

Howe-Kerr说，这项新研究还提供了恐龙navs在时间和空间上如何在珊瑚礁和珊瑚礁区表现的初步一瞥。

她说:“我们能够描述恐龙nav的多样性，以及它们在多年和珊瑚礁环境中在群落中的流行程度。”“在三年内的某个时候，我们在90%以上的样本菌落中检测到dinoRNAV感染。我们在这些感染中发现的病毒的组成和多样性在不同的珊瑚礁区有所不同。这表明环境条件在这些疫情的动态中起着作用。”

虽然所有54个菌落都在为期三年的实验中幸存下来，但50%的菌落部分死亡。科雷亚说，受影响最严重的是面向海洋的前珊瑚礁，它们部分死亡的可能性几乎是边缘珊瑚礁的三倍，而边缘珊瑚礁可能更习惯于应对靠近海岸的浅水的高温。

她说，2019年在热应激菌落中发现了更广泛的RNA病毒，这表明病毒产量增加了。她说，事实证明，这种模式在遭受部分死亡的群体中最强，这表明特定的宿主-病毒相互作用可能会导致生态系统的影响。

科雷亚说:“随着海洋温度的持续上升，病毒的生产力可能会增加。”“尽可能多地了解宿主-病毒的相互作用很重要，因为它们有可能改变支撑珊瑚礁生态系统的基本共生关系。”

本研究由美国国家科学基金会(2224354,1933165,1635913,1635798,2145472)，美国国家科学院海湾研究项目的早期职业研究奖学金(2000009651)，戈登和贝蒂摩尔基金会，莱斯大学，美国微生物学会德克萨斯分会尤金和米莉森特戈德施密特研究生奖基金，美国哲学学会刘易斯和克拉克探索和实地研究基金，以及莱斯大学瓦格纳外国学习奖学金项目。

Journal Reference:

1. Lauren I. Howe-Kerr, Carsten G. B. Grupstra, Kristen M. Rabbitt, Dennis Conetta, Samantha R. Coy, J. Grace Klinges, Rebecca L. Maher, Kaitlin M. McConnell, Sonora S. Meiling, Adriana Messyasz, Emily R. Schmeltzer, Sarah Seabrook, Jordan A. Sims, Alex J. Veglia, Andrew R. Thurber, Rebecca L. Vega Thurber, Adrienne M. S. Correa. Viruses of a key coral symbiont exhibit temperature-driven productivity across a reefscape. ISME Communications, 2023; 3 (1) DOI: 10.1038/s43705-023-00227-7