Viruses are a key regulator of the microbial carbon cycle in the deep-sea biosphere

生物圈 碳循环 调节器 碳纤维 主调节器 环境科学 生态学 地球科学 生物 地质学 生态系统 计算机科学 生物化学 转录因子 基因 复合数 算法
作者
Xinyi Zhang,Xinyi Zhang,Tianliang He,Jiyong Zhou,Xiaobo Zhang,Xiaobo Zhang
出处
期刊:Environmental science & ecotechnology [Elsevier BV]
卷期号:27: 100609-100609 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ese.2025.100609
摘要

The marine biosphere profoundly influences atmospheric chemistry and climate through its carbon cycle. Viruses, the most abundant and diverse entities in marine ecosystems, significantly shape global carbon dynamics by infecting microbes and altering their metabolism. Both DNA and RNA viruses drive these processes in surface oceans, yet their roles in the deep sea—a sunlight-independent ecosystem that stores vast carbon reserves—remain largely unexplored. Here we show that viruses regulate the microbial carbon cycle in the deep-sea biosphere, based on viromic analysis of 66 global sediment samples spanning 1,900 to 24,000 years. We identified 324,772 DNA viruses and 61,066 RNA viruses, revealing high diversity and long-term persistence. These viruses co-participate in host carbon metabolism via synergistic genes that encode carbohydrate-active enzymes, with DNA viruses primarily aiding synthesis and RNA viruses supporting decomposition. Integrated virome and microbiome data indicate that viral genes form novel metabolic branches, compensating for host deficiencies and enhancing pathway efficiency in processes like fructose-mannose and pyruvate metabolism. Our findings position deep-sea viruses as key regulators of marine microbial carbon cycling, with implications for global biogeochemical models and climate resilience. This work offers the first holistic perspective on DNA and RNA viruses in deep-sea carbon dynamics, illuminating their ecological significance across geological timescales. • Global viromes reveal high diversity of DNA and RNA viruses in deep-sea sediments spanning 1,900–24,000 years. • DNA and RNA viruses co-participate in microbial carbon metabolism via synergistic genes. • Viral genes create novel branches in host carbon pathways, enhancing metabolic efficiency. • Deep-sea viruses regulate the microbial carbon cycle, impacting global biogeochemical models. • We offer the first holistic insight into viral influences on marine carbon dynamics over geological timescales.
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