天津
近日，自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室大洋生态研究团队在国际著名期刊Nature Communications发表题为“Viral diversity and ecological functions in the world’s largest deep-sea mineral exploration region”的研究论文。自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室与重庆大学联合培养博士生侯博文为论文第一作者，重庆大学张利兰教授和我室孙栋研究员为共同通讯作者。
深海采矿是全球关注的深海焦点议题，而对深海矿区及采矿扰动背景下深海生物多样性与生境变化规律的认知不足是这些博弈与争论背后的关键科学缺口。在世界上最大的深海矿产勘探区克拉里昂-克利珀顿断裂带（CC区），深海微生物通过有机质转化、元素氧化还原和金属耐受等过程维持生存，也可能参与结核形成相关的地球化学过程。深海多金属结核区拥有独特的底栖微生物群落，但人们关于调节它们的病毒不论在多样性还是功能上的认知都近乎空白。
研究团队依托大洋航次获得的高质量样品并整合全部可用的公开高质量数据集，建立全球首个CC区病毒基因组数据集（CCZV），并整合病毒多样性、病毒—宿主预测、辅助代谢基因与金属抗性基因分析，揭示了深海病毒可能参与宿主环境适应及生物地球化学过程的多条潜在途径。这些发现为多金属结核生境中的病毒生态作用提供了新认知，为未来的深海采矿环境影响评估建立了第一份病毒多样性及其功能的基线，进一步夯实了我所在深海矿区环境研究和支撑深海采矿环境影响评价方面的技术实力。
图1 克拉里昂-克利珀顿断裂带（CC区）是全球最大的深海矿产勘探区，大洋协会和五矿集团两个中国承包者在此区域有着合计约15万平方公里的巨大矿区权益
研究揭示了广泛的底栖病毒多样性，超过99%的病毒簇在当前参考数据库中没有代表。研究进一步将CCZV与海水、海沟、冷泉及热液环境的病毒数据进行蛋白共享网络比较后，在涉及CCZV的1065个病毒簇（VCs）中发现485个仅出现于CCZV所代表的数据集。与其它深海环境比较时，CCZV仅约4.0%的病毒蛋白簇与至少一个外部数据集共享。这表明，多金属结核区保存着大量尚待深入解析的病毒谱系和遗传功能资源。
图2 CCZV病毒和病毒蛋白质库的跨生态系统比较
研究推断的病毒-宿主关联表明病毒感染跨越广泛的原核谱系，涉及碳、氮、磷、硫和金属循环。通过感染关键功能微生物和编码辅助代谢基因，病毒可能会在感染期间调节宿主代谢和生存，这对多金属结核区沉积物中的生物地球化学过程具有潜在影响。此外，基因交换分析表明病毒有可能促进宿主适应金属胁迫。
图3 深海结核区与碳、氮、硫和磷循环相关的原核代谢途径中病毒辅助代谢的概念图
本研究得到国家自然科学基金(42522712，U25A6027，42377387)，国家重点研发计划（2022YFC2806805）和数字化深海典型生境大科学计划的联合支持。
论文信息：
Hou, B., Zhang, L.* & Sun, D.* Viral diversity and ecological functions in the world’s largest deep-sea mineral exploration region.Nat Commun (2026). //doi.org/10.1038/s41467-026-78161-0
信息来源：自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室。
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