想象一下在我们脚下隐藏着一个生机勃勃的世界，那里生活着许多微小的生命形式，它们虽然微不足道，但却有着巨大的影响力，能够塑造整个生态系统。这些就是在地下水中发现的病毒，也许是地球上数量最多的生物体，但迄今科学界对其知之甚少。

北京大学深圳研究生院环境与能源学院、北京大学环境科学与工程学院的研究人员刚刚发布了全球首个“地下水环境病毒组目录”，这项工作基于课题组在大陆尺度上七大地质环境分区中获得的地下水样品和鉴定的28万余种病毒进行了编目。这项目录使全球已知的地下水病毒数量提高了十倍，揭示了超过99%的全新的病毒基因组。将这些病毒与其宿主（超过100个细菌门和15个古菌门）进行关联，发现这些病毒所影响的生命多样性极为丰富，远远超出此前的想象。

图1 课题组构建的全球最大的地下水环境病毒组目录

更令人着迷的是，这些病毒并不是微生物世界的旁观者。它们在生物地球化学循环中扮演着不可或缺的角色，特别是在甲烷、氮、硫和磷循环过程中，而这些循环对于地球上的生命至关重要。这些病毒能够重新编程它们微生物宿主的代谢，并影响宿主微生物参与这些关键循环的方式。此外，研究还揭示，针对超小型细菌和古菌（即CPR细菌和DPANN古菌）的病毒很可能是这些生态系统中的关键角色。其中一些病毒甚至显示出能够感染不同细菌谱系的潜力，这表明这些隐藏在地下世界的病毒与其宿主的相互作用是复杂多样的。这项研究为我们对地下生物圈的理解提供了新的视角，强调了病毒在调节地球地下生命过程中的重要性。它凸显了进一步探索这些看不见的病毒世界的必要性，因为这些环境病毒可能蕴藏着理解地球生命基本运作模式的关键。

该项研究得到了国家自然科学基金委创新研究群体项目（No. 51721006）、国家自然科学基金联合基金重点支持项目（No. U2240205）、国家自然科学基金青年学生基础研究项目（No. 423B2703）的资助。研究成果以“Unveiling the unknown viral world in groundwater”为题，于2024年8月8日在线发表于Nature Communications。北京大学倪晋仁教授为论文通讯作者，北京大学2022级博士生吴宗治、深圳大学刘唐博士为论文的共同第一作者。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51230-y