病毒群落的抗防御系统因基因组特征、宿主免疫和环境胁迫而异

摘要： **背景** 尽管病毒抗防御系统（anti-defense systems，ADS）具有重要的生态学意义，但病毒ADS储备在不同微生物生态系统中的变化方式仍知之甚少。本研究整合全球病毒数据集，以及来自重金属污染土壤和铬胁迫微宇宙的宏基因组数据，探究病毒ADS的生态决定因素。 **结果** 我们发现，ADS储备受到病毒基因组容量的限制：大多数携带ADS的病毒仅编码一个系统，而多ADS主要存在于基因组较大的病毒中。病毒生活史策略对ADS具有分化作用：温和型病毒富集了靶向早期防御机制的ADS，而烈性病毒则倾向于编码针对中期和晚期防御机制的ADS。ADS组成还因宿主谱系及栖息地而异，表明病毒ADS储备与宿主免疫景观及生态系统特异性的病毒策略密切相关。此外，沿重金属污染梯度，携带ADS的病毒的流行程度发生变化，同时原核生物防御谱也随之改变。与此同时，扩展的ADS储备可能进一步提高移动遗传元件（mobile genetic element，MGE）携带的适应性基因的传播潜力，凸显了病毒ADS可能在微生物群落适应性进化中发挥的作用。 **结论** 这些发现表明，病毒ADS受到基因组特征、宿主免疫和环境胁迫的共同塑造，并对病毒—宿主互作及微生物适应性进化具有重要意义。更广泛而言，本研究将抗防御研究从单个病毒—宿主系统拓展至群落层面，提供了整合性的群落尺度视角，为未来研究病毒—原核生物免疫互作是否以及如何在变化环境中促进微生物群落动态与进化提供了指导。

摘要：

**背景** 尽管病毒抗防御系统（anti-defense systems，ADS）具有重要的生态学意义，但病毒ADS库如何在不同微生物生态系统中变化，仍缺乏充分认识。本研究整合全球病毒数据集、重金属污染土壤宏基因组以及铬胁迫微宇宙实验数据，探究病毒ADS的生态决定因素。

**结果** 我们发现，ADS库受到病毒基因组容量的限制：大多数携带ADS的病毒仅编码一个系统，而多个ADS主要存在于基因组较大的病毒中。病毒生活史对ADS具有分化作用：温和型病毒富集了靶向早期阶段防御机制的ADS，而烈性病毒则倾向于编码针对中期和晚期防御机制的ADS。ADS组成还随宿主谱系及栖息地的不同而变化，表明病毒ADS库与宿主免疫景观及生态系统特异性的病毒策略密切相关。此外，沿重金属污染梯度，携带ADS的病毒的流行率变化与原核生物防御谱的转变同步发生。与此同时，扩增的ADS库可能进一步提高可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGEs）携带的适应性基因的传播潜力，凸显了病毒ADS可能在微生物群落适应性进化中发挥的作用。

**结论** 这些发现表明，病毒ADS受到基因组特征、宿主免疫以及环境胁迫的共同塑造，并对病毒—宿主互作和微生物适应性进化具有重要意义。更广泛而言，本研究将抗防御研究从单个病毒—宿主系统拓展至群落层面，提供了整合性的群落生态视角，为未来检验病毒—原核生物免疫互作是否以及如何在变化环境中影响微生物群落动态与进化提供了指导。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.28.755093v1?rss=1

🏷️ 病毒抗防御系统 病毒—宿主互作 微生物群落生态学 宏基因组学 环境胁迫 适应性进化