病毒是地球上⼀类特别⽽⼜平常的存在。说它们特别，是因为病毒⼀⽅⾯具有如遗传物质（DNA/RNA）和蛋⽩质等⽣命特征，但与此同时⼜必须依赖别的宿主细胞才能⽣存。⽽说它们平常，是因为病毒是地球上数量最多、种类最⾮常多的⽣物实体。病毒⽣活在各种各样的栖息地中，仅在海洋⾥，病毒的数量就是其他微⽣物的⼗倍。病毒不仅能感染⼈类、昆⾍等动物，也能感染微⽣物。
虽然科学家并⾮近年才知道病毒可以感染微⽣物，但此前他们并不清楚这种感染的流⾏率。直到最近，科学家才开始了解病毒的多样性及它们在⽣态系统中的影响和功能。在⼀项发表于《⾃然·微⽣物学》杂志的新研究中，来⾃哈佛⼤学的⼀组研究⼈员通过检查感染了深海微⽣物的病毒，发现病毒与宿主的相互作⽤，⽐之前以为的要多样化得多。2021年，这项研究的作者在墨⻄哥的⽠伊⻢斯海盆考察时，从深海的海底热液中收集到了微⽣物垫。
这些微⽣物垫是由⼤量的细菌和古菌构成的，它们在这些⽣态系统中占主导地位。虽然细菌和古菌同为微⽣物，但它们属于⾮常不同的分类单元，其差异就好⽐细菌和⼈的差别⼀样。研究⼈员在海平⾯以下2000⽶的⽠伊⻢斯海盆采集微⽣物垫的样本。然⽽，研究⼈员却惊奇地发现，这两类有着天壤之别的微⽣物，对同⼀种病毒具有免疫⼒。这令研究⼈员感到困惑，因为古菌和细菌的差异实在太⼤，被相同的病毒感染的可能性应该⾮常⼩。
研究⼈员发现，海底热液系统中的细菌和古菌存在共⽣关系，由它们所形成的聚集体，可以利⽤存在于这些环境中的甲烷的能量。但这并不⾜以解释这种相同的免疫⼒，因为⽆论共⽣与否，感染机制都应该是⾮常复杂的，⽽且会根据宿主的不同⽽不同。这引发了研究⼈员的思考：除了感染之外，病毒与微⽣物之间是否还可能存在其他的相互作⽤⽅式？
Yunha Hwang是这项新研究的第⼀作者，她曾研究过沙漠环境中的病毒，并观察到⾃然界中的宿主与病毒之间的相互作⽤，要⽐实验室环境中的要微妙得多。与沙漠⼟壤相⽐，深海的海底热液有着更加丰富的微⽣物，那⾥蕴藏巨⼤的微⽣物垫，有着数⼗亿处于共⽣关系中的微⽣物。那么，在海底热液这样的独特环境中，病毒是否有更⼴泛的“宿主范围”？换句话说，它们能感染不同的微⽣物吗？
想要了解病毒在这种微⽣物密度极⾼的栖息地中的情况，是⾮常具有挑战性的。因为99%甚⾄更多的已知存在于⾃然界的微⽣物，都⽆法在实验室中培养。⽽⼤多数关于病毒的研究，都依赖于在实验室中⽤⼀种培养物和⼀种病毒来实现。近年来，⼀些科学家试图通过不同的⼯具将研究扩展到⾃然界。⽐如，他们会对海洋或⼟壤中的微⽣物进⾏DNA测序，⽽不是试图在实验室进⾏培养。
在新研究中，研究⼈员对从海底热液中采集的微⽣物垫中的DNA进⾏了测序，并采⽤可编码微⽣物的免疫记忆的CRISPR间隔区，来推断微⽣物对哪些病毒免疫。然后，他们再⽤⼀种名为Hi-C（⾼通量染⾊体构象捕获）的新测序技术，来验证他们的推测。CRISPR间隔区分析和Hi-C数据表明，病毒会与有着⾮常遥远的亲缘关系的微⽣物相互作⽤，特别是那些彼此共⽣的微⽣物。
这种相互作⽤带来的⼀种⾮常有趣的现象是，共⽣微⽣物会带有对抗相同病毒的免疫记忆。这意味着，共⽣合作的优势也存在于它们的免疫中。过去，科学家普遍认为，病毒只与⼀⼩部分宿主相互作⽤。新的发现表明，细菌和古菌能以某种⽅式，与同⼀种病毒相互作⽤。这挑战了传统观点的认知。
研究⼈员提出的⼀个模型是，免疫⼒的⽔平转移导致微⽣物群落对抗病毒的免疫⼒提⾼。基于这些结果，研究⼈员提出了不同的宿主与病毒的相互作⽤的模型，这些模型具有超越感染的⽣态和进化意义。他们认为，在⾃然界，尤其是在微⽣物以共⽣关系存在的地⽅，病毒与那些并⾮病毒的主要宿主的微⽣物之间的相互作⽤，实际上可能⾮常普遍。这⼀发现将有助于更好地理解病毒，以及设计病毒疗法。