以下文章經許可轉載 The Conversation，涵蓋最新研究的線上出版物。

隨著人類改變地球的氣候和生態系統，科學家們正在尋找地球的歷史來幫助預測氣候變遷可能會發生什麼。為此，冰川等巨大的冰結構充當了大自然的冷凍庫，存檔了過去氣候和生態系統（包括病毒）的詳細記錄。

我們是一個由微生物學家和古氣候學家組成的團隊，研究古代微生物，包括保存在冰川冰中的病毒。我們與俄亥俄州立大學冰芯古氣候學小組的同事朗尼·湯普森、弗吉尼亞·里奇和其他研究人員一起，研究了青藏高原古利亞冰川冰芯中的病毒與其環境之間的相互作用。

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透過將古代病毒群落的基因組與冰川中保存的特定氣候條件聯繫起來，我們新發表的研究提供了這些病毒如何適應過去 41,000 年地球氣候變遷的見解。

解讀病毒基因的歷史

我們主要使用宏基因組（捕捉環境樣本中存在的所有微生物的總遺傳內容的基因組集合）來重建古利亞冰芯內九個不同時間間隔的病毒基因組。這些時間範圍跨越三個主要的冷到暖週期，為觀察病毒群落如何響應不同的氣候條件而變化提供了獨特的機會。

透過分析，我們恢復了相當於 1,705 種病毒的基因組，將已知的冰川保存的古病毒擴大了 50 倍以上。

在我們發現的病毒物種中，只有大約四分之一與先前在全球數據集中捕獲的近 1,000 個宏基因組中發現的任何病毒具有物種水平的相似性。這些重疊的物種大多也來自青藏高原。這顯示至少古利亞冰川中保存的一些病毒起源於該地區本地，但這也說明現有資料庫中冰川病毒相對缺乏。

使用這些新的參考基因組，我們嘗試「閱讀」他們的故事。

一項重要發現是，病毒群落在寒冷和溫暖氣候時期之間存在顯著差異。冰川上最獨特的病毒物種群落出現於大約 11,500 年前，恰逢末次冰期到全新世的重大轉變。這表明寒冷和溫暖時期獨特的氣候條件深刻影響了病毒群落的組成。我們假設這些影響可能是由於風型變化而從其他地方吹來的病毒，以及冰川溫度變化所帶來的選擇壓力。

透過更深入的研究，我們接下來確定了病毒如何與其宿主相互作用。為此，我們使用電腦模型將病毒基因組與在該環境中發現的其他微生物的基因組進行比較。我們發現病毒持續感染 黃桿菌屬，冰川環境中常見的細菌譜系。

我們還了解到，古利亞冰川上的病毒必須從宿主那裡「竊取」基因來操縱它們的新陳代謝。病毒基因組中編碼了 50 個與新陳代謝相關的輔助代謝基因，包括維生素、胺基酸和碳水化合物的合成和分解。其中一些基因在研究的所有九個時間間隔中都很豐富，這表明它們有助於微生物宿主應對冰川表面的惡劣條件，從而提高病毒的適應性。

因此，病毒不僅感染並殺死細胞，而且還可能在感染過程中改變宿主的適應性，進而影響它們在冰川環境極端條件下的生存能力。

氣候隨時間變化

我們的研究結果為了解病毒形式的生命如何應對數萬年來的氣候變遷提供了新的視角。

了解這些古老的相互作用為病毒學和氣候科學的未來研究提供了一個獨特的機會。透過研究古代病毒如何應對過去的氣候變化，研究人員可以獲得關於病毒如何適應當前全球氣候變遷的寶貴見解。

我們相信，透過捕捉各層隨時間變化的微生物及其生態系統的訊息，冰川冰仍然是揭示地球氣候及其所支持的生命歷史的關鍵資源，尤其是在冰川冰儲量迅速減少的情況下。

本文原刊於 對話。閱讀 原創文章。