广宿主噬菌体普遍存在于各类生态系统中

传统观点认为，噬菌体（感染细菌的病毒）通常只能感染亲缘关系非常接近的少数宿主菌株，即具有“窄宿主谱”。然而，一项由法国巴斯德研究所联合多国团队完成、刚刚在线发表于《Nature Microbiology》的研究，通过对全球五大生态系统、共111个样本的超高通量三维基因组学数据进行分析，首次系统性地证实：能够“跨属、跨科甚至跨门”感染多种细菌的“广宿主噬菌体”并不罕见，而是微生物群落中的常见成员。

研究团队利用一种名为metaHiC的邻近连接测序技术，将环境中漂浮的病毒颗粒与仍在胞内复制的病毒基因组“一网打尽”，重构出6,572条高质量噬菌体基因组（vMAGs），并借助三维接触信号把其中近一半（2,883条）直接匹配到对应的宿主。令人惊讶的是，17%的已匹配噬菌体在同一微环境样本中与两个以上不同细菌的基因组发生稳定接触，其中121个噬菌体甚至跨越了不同的“科”级分类单元，个别还能同时感染8种差异显著的细菌。这一比例在海洋、动物肠道、废水等多种生态类型中均得到验证，表明“多宿主感染”并非实验室偶发现象，而是自然常态。

为了排除技术误差，作者不仅用人工合成的39菌+3噬菌体“模拟群落”进行了阳性对照，还升级了专门用于可移动遗传元件（MGE）分箱的软件MetaTOR，使环状完整病毒基因组被误合并的概率降至不足6%，远低于同类工具。通过可视化三维接触图，研究者可以直观看到单一噬菌体基因组同时与多个细菌染色体保持均匀、高度特异的互作信号，进一步确认这些接触代表真实的感染事件，而非样本交叉污染或DNA随机粘连。

论文指出，广宿主策略可能赋予噬菌体多重生态优势：

1. 在宿主密度剧烈波动的环境中提高存活率；
2. 促进不同细菌间的水平基因转移，加速耐药或代谢基因的传播；
3. 对微生物群落的结构与功能产生“连锁冲击”，影响碳氮循环乃至宿主健康。

这一发现对医学和生物技术具有直接启示。当前噬菌体疗法常因靶谱过窄而受限，若能借助metaHiC快速锁定天然广宿主毒株，或可开发出“一药多靶”的广谱制剂，用于应对多重耐药菌感染。此外，该技术还能实时追踪复杂群落中基因工程噬菌体或质粒载体的“脱靶”互作，为活体给药和合成生物学提供安全评估工具。

研究团队已公开所有6,572条病毒基因组与4,975条微生物基因组数据，以及分析流程与软件，供全球学者进一步挖掘病毒暗物质。他们提醒，目前的结果基于DNA接触信号，尚无法直接判定每一次多宿主互作都产生具有感染性的子代病毒；未来需结合转录组、单细胞培养及时间序列采样，厘清广宿主噬菌体在不同生态位中的动态贡献。但毫无疑问，这项研究刷新了我们对病毒宿主特异性的基本认知，也为理解微生物生态网络与演化提供了全新视角。

参考文献：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02108-2