微生物是全球生物地球化学循环和生态系统功能的重要驱动者。虽然基因型一致的群体在相同环境条件下常表现出代谢功能差异，这种“表型异质性”现象在生态学中已受到关注，但其主要驱动因子尚不清楚。噬菌体作为地球上数量最庞大的生物实体之一，在感染过程中不仅造成宿主死亡，还会通过水平基因转移、代谢重编程等方式塑造微生物群落结构。然而，噬菌体如何在单细胞层面产生并放大这种异质性，以及对生态系统过程的具体贡献，仍是当前亟待解决的科学问题。

　　针对这一科学问题，中国科学院沈阳应用生态研究所“环境污染过程与效应创新组群”梁小龙研究员团队从机制、生态和方法学三个层面进行了深入综述。在机制层面，阐述了噬菌体在裂解与溶原两种生活史策略下，通过调控宿主基因表达、整合或切除前噬菌体、以及携带并表达辅助代谢基因(AMGs)，在群体内产生不同的代谢状态和表型差异。生态层面指出噬菌体诱导的异质性不仅影响宿主种群动态和群落稳定性，还通过“病毒旁路效应”(viral shunt)、营养循环调控和有机碳稳定等途径，深刻作用于碳、氮、磷等元素循环过程。方法学前沿展望中，强调单细胞分辨率的新技术(如NanoSIMS、单细胞拉曼光谱、BONCAT-FISH、微流控追踪等)为揭示噬菌体驱动的单细胞代谢变异提供了新工具，有望推动微生物生态学和生物地球化学研究进入“病毒—单细胞互作”新阶段。

　　该研究明确提出噬菌体驱动的表型异质性不仅是微生物生态学中的普遍现象，更是塑造群落功能与生态系统稳定性的核心机制。未来将这一机制纳入生态模型与碳循环模型，对于提升全球变化背景下的生态系统功能预测能力具有重要意义。研究成果以Bacteriophage-driven microbial phenotypic heterogeneity: ecological and biogeochemical importance为题，发表在发表在 npj Biofilms & Microbiomes 期刊。中国科学院沈阳生态所梁小龙研究员为第一作者和通讯作者，贾永锋研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、森林生态与保育重点实验室、辽宁省优秀青年基金等资助。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-025-00727-5

　　图1. 噬菌体复制过程及其对微生物表型异质性的影响

　　图2. 噬菌体感染介导微生物表型异质性

　　图3. 噬菌体导致宿主表型变异的示意图