Virivore สิ่งมีชีวิตที่กินไวรัสและบทบาทในระบบนิเวศทางทะเล

คำว่า Virivore (หรือ virovore) มาจากคำอุปสรรคในภาษาอังกฤษ viro- ซึ่งหมายถึงไวรัส (มีรากศัพท์มาจากภาษาละตินที่แปลว่ายาพิษ) และคำปัจจัย -vore จากภาษาละติน vorare ที่แปลว่ากินหรือกลืนกิน ดังนั้น Virivore จึงหมายถึงสิ่งมีชีวิตที่บริโภคไวรัสเป็นอาหาร ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า Virivory โดยส่วนใหญ่จะพบในกลุ่มโปรติสต์ที่กินสิ่งมีชีวิตอื่น (heterotrophic protists) และสัตว์หลายเซลล์บางชนิด

การค้นพบและกลไกการบริโภค

การค้นพบ Virivore ครั้งแรกเริ่มต้นจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีแฟลเจลลา (flagellate) ในทะเล ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถกินและย่อยสลายอนุภาคไวรัสได้ ต่อมามีการศึกษาจำนวนมากที่ยืนยันการบริโภควิริออน (virions) ทั้งทางตรงและทางอ้อม

ในปี 2022 งานวิจัยของ DeLong และคณะ พบว่าซิลิเอต (ciliates) เช่น Halteria และ Paramecium สามารถลดจำนวนหน่วยสร้างพลาค (plaque-forming units) ของคลอโรไวรัส (chlorovirus) ได้อย่างมากภายในสองวัน ซึ่งสนับสนุนแนวคิดที่ว่าสารอาหารจากไวรัสถูกถ่ายโอนไปยังผู้บริโภค

• Halteria: สามารถเติบโตได้โดยมีคลอโรไวรัสเป็นแหล่งสารอาหารเพียงอย่างเดียว และคาดว่าบริโภคไวรัสได้ถึง 10,000 ถึง 1 ล้านตัวต่อวัน
• Paramecium: สามารถรักษาขนาดประชากรได้เมื่อกินคลอโรไวรัส แต่ไม่สามารถเติบโตเพิ่มขึ้นได้หากใช้ไวรัสเป็นแหล่งคาร์บอนเพียงอย่างเดียว

ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นว่าผู้บริโภคบางชนิดสามารถเติบโตได้ด้วยการกินไวรัส ในขณะที่บางชนิดทำได้เพียงแค่ประทังชีวิต ซึ่งส่งผลให้พลังงานและสสารจากไวรัสถูกส่งต่อไปยังซูโอแพลงก์ตอน (zooplankton) ที่กินโปรติสต์เหล่านี้อีกทอดหนึ่ง ซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดเดิมที่ว่า Viral Shunt (การที่ไวรัสทำให้จุลชีพแตกตัวและปล่อยสารอาหารออกมา) จะจำกัดการเคลื่อนที่ของพลังงานขึ้นสู่ห่วงโซ่อาหารระดับสูง

ผลกระทบทางชีวธรณีเคมี

ไวรัสเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีจำนวนมากที่สุดในมหาสมุทร และมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรของสารอินทรีย์ละลายน้ำ (DOM) และสารอินทรีย์แบบอนุภาค (POM) ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า Viral Shunt

ตัวอนุภาคไวรัสเองประกอบด้วยลิพิด, กรดอะมิโน, กรดนิวคลิอิก และคาร์บอน ซึ่งเป็นแหล่งของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่เข้มข้น สำหรับผู้บริโภคขนาดเล็ก เช่น นาโนแฟลเจลเลต (nanoflagellates) ไวรัสอาจมีส่วนช่วยในการได้รับคาร์บอน 9%, ไนโตรเจน 14% และฟอสฟอรัส 28% ของความต้องการทั้งหมด

The Viral Sweep การกวาดล้างของไวรัส

Viral Sweep คือกลไกที่ผู้บริโภค (grazers) นำคาร์บอนกลับเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารแบบดั้งเดิมโดยการกินอนุภาคไวรัส เมื่อไวรัสทำให้เซลล์โฮสต์แตกออกและปล่อยลูกหลานไวรัสออกมา ผู้บริโภคจะกินไวรัสเหล่านี้ และเมื่อผู้บริโภคถูกกินโดยสิ่งมีชีวิตระดับสูงขึ้น คาร์บอนจากไวรัสจึงถูกถ่ายโอนกลับเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารหลัก

ปัจจัยที่มีผลต่อ Viral Sweep ได้แก่ ขนาดของไวรัส (ไวรัสที่มีแคปซิดขนาดใหญ่จะให้คาร์บอนมากกว่า) และขนาดของจีโนม (ไวรัสที่มีจีโนมใหญ่จะให้ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสมากกว่า)

พฤติกรรมการกินไวรัส

การบริโภคไวรัสขึ้นอยู่กับพฤติกรรมการกินของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด โดยหนึ่งในวิธีที่สำคัญคือ การกินแบบกรอง (Filter feeding) ซึ่งเป็นการดักจับอนุภาคขนาดเล็กที่ลอยอยู่ในน้ำเพื่อนำมาเป็นอาหาร