我们生存环境中的无名英雄是土壤。它滋养着农作物，为人类提供食物，将雨水排入含水层，并作为各种生物的栖息地。在微观层面上，土壤中充斥着真菌和细菌等微生物，它们与植物合作。尽管是我们生存的一个重要元素，但人们对地球表面下的东西所知甚少。
来自太平洋西北国家实验室（PNNL）的科学家们在新的研究中采用生物信息学和深度测序来检测土壤病毒，并更好地了解它们在地球上的作用。这些病毒被认为在微生物种群维持中发挥了关键作用。
“病毒在自然界中非常丰富，”负责生物学的首席科学家和PNNL实验室研究员Janet Jansson说。”由于每个土壤样本中都有如此之多的病毒，识别不同的病毒成为一项挑战。”
Jansson与PNNL生物科学部的计算科学家Ruonan Wu和地球科学家及微生物组科学团队负责人Kirsten Hofmockel合作，以应对这一挑战。
与来自华盛顿州立大学、俄勒冈健康与科学大学、爱荷华州立大学和环境分子科学实验室（PNNL的能源部科学办公室用户设施）的合作者一起，PNNL的科学家从华盛顿、爱荷华和堪萨斯的草地上收集土壤样本，并开始深入研究土壤成分。他们利用联合基因组研究所的大规模DNA测序能力、国家能源研究科学计算中心的计算能力以及EMSL的多组学专业知识，发现了以前未知的土壤病毒。他们的成果发表在《mBio》和《传播生物学》上。
Janet Jansson Ruonan Wu和Kirsten Hofmockel
不同气候下的不同病毒
由于每个地方的降雨量不同，科学家们选择了华盛顿州、爱荷华州和堪萨斯州作为他们的土壤样本。华盛顿州东部比爱荷华州要干燥得多，而堪萨斯州在土壤湿度方面处于两者之间。
Wu说：”我们选择从土壤湿度不同的地方取样，看看这是否会对那里的病毒类型和数量产生影响。更潮湿的土壤含有更多的细菌，而许多土壤病毒会感染细菌。”
科学家们注意到，某些病毒在干燥的土壤中比在潮湿的土壤中要丰富得多。在干燥的气候下，土壤中的微生物往往更少，但更多样化。细菌宿主的相对稀缺性意味着保持宿主的活力符合病毒的最佳利益。
研究人员还发现，在干燥的土壤中，病毒更有可能含有特殊的基因，它们有可能转移到它们的细菌宿主身上。
Jansson说：”这些基因有可能赋予它们的细菌宿主’超能力’。”这些病毒基因可以传递给它们的细菌宿主，以帮助它们在干燥的土壤中生存”。
尽管有必要进行更多的研究以更好地了解这些特殊的病毒基因的作用，但它们对生活在土壤中的细菌有用的可能性是令人兴奋的。这些基因可能对细菌有用，增加它们回收碳的能力，从而增进土壤健康。
这项工作得到了美国能源部科学办公室生物和环境研究项目的支持。这是”土壤微生物组对环境扰动的表型反应”这一科学重点领域的贡献。这项研究的部分内容由EMSL、联合基因组研究所和劳伦斯伯克利国家实验室的国家能源研究科学计算中心完成