基于基因组解析的生物地理学揭示全球深水湖泊中淡水巨型病毒的多维结构化分布

巨型病毒（giant viruses, GV）日益被认为是重要的生态系统调节者。尽管宏基因组学已揭示了GV广泛的多样性，但单个物种的全球分布及驱动该格局的生物地理过程仍知之甚少。在此，我们从分布于五大洲的35个全球深水淡水湖泊中重建了GV宏基因组组装基因组（metagenome-assembled genomes, MAGs），旨在识别其生物地理格局。最终获得的1663个非冗余MAG显著扩展了已知的淡水GV多样性，其中约84%缺乏此前报道的物种代表。这些MAG被归为世界性分布谱系和地理受限谱系。我们鉴定出27个跨越多个病毒谱系的世界性分布GV物种，包括Imitervirales、Pimascovirales以及mirusviruses目Styxvirales中的家族。世界性分布物种的特征是其基因组更大，且具有扩展的宿主互作功能基因库，这可能促进其与多样宿主的相互作用，并有助于其全球分布。地理受限物种的存在，以及在淡水生态系统中观察到的群落相似性随距离衰减强于海洋生态系统的现象，表明生态系统之间的物理连通性是影响GV扩散的重要因素。我们鉴定出312个和177个分别几乎仅与表温层和深水层相关的GV MAG。单个MAG对水层的这种偏好在不同湖泊间表现出高度一致性，提示其与水柱热分层相关的垂直分异具有保守性。总体而言，我们的研究结果表明，深水淡水湖中GV的生物地理格局是由水平扩散受限、垂直分异以及谱系特异性的进化历史共同作用塑造的。

巨型病毒（GV）日益被认为是重要的生态系统调节者。尽管宏基因组学已揭示了广泛的GV多样性，但单个物种的全球分布及驱动该格局的生物地理过程仍知之甚少。在本研究中，我们从分布于五大洲的35个全球性深水淡水湖中重建了GV宏基因组组装基因组（MAGs），旨在识别其生物地理格局。

所得的1663个非冗余MAGs显著扩展了已知淡水GV的多样性，其中约84%缺乏此前已报道的物种代表。这些MAGs被归为世界广布型和地理受限型谱系。我们鉴定出27个跨越多个病毒谱系的世界广布型GV物种，包括Imitervirales、Pimascovirales家族以及mirusviruses目Styxvirales中的成员。世界广布型物种的特征是具有更大的基因组以及扩展的宿主互作功能基因库，这可能有助于其与多样化宿主发生相互作用，并促进其全球分布。

地理受限物种的存在，以及在淡水生态系统中观察到的强于海洋生态系统的群落相似性距离衰减现象，表明生态系统之间的物理连通性是影响GV扩散的重要因素。我们鉴定出312个和177个几乎分别仅与表水层和深水层相关的GV MAGs。单个MAGs对水层的这种偏好在不同湖泊间表现出高度一致性，表明与水柱热分层相关的垂直分异具有保守性。

总体而言，我们的研究结果表明，深水淡水湖中GV的生物地理格局是由水平扩散受限、垂直分异以及谱系特异性的进化历史共同作用塑造的。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.06.743156v1?rss=1

🏷️ 巨型病毒 宏基因组组装基因组 生物地理学 淡水湖泊 垂直分异 病毒多样性