构建一个病毒的能量成本

病毒无法自主产生能量。尽管许多实验研究清楚地表明病毒是劫持宿主分子资源的寄生实体，但对病毒合成的能量成本的详细估算在很大程度上是缺失的。为了量化病毒对其宿主的能量成本，我们列举了两种截然不同但具有代表性的 DNA 和 RNA 病毒，即 T4 噬菌体和流感病毒的相关成本。我们发现，对于这些病毒，病毒蛋白的翻译是能量消耗最大的过程。有趣的是，构建一个 T4 噬菌体和单个流感病毒的成本几乎相同。然而，由于流感病毒的裂解量更高，一次 T4 噬菌体感染的总成本仅为一次流感感染成本的 2-3%。这些感染成本相对于其宿主在感染期间估计的能量预算表明，一次 T4 感染消耗其宿主能量预算的约三分之一，而一次流感感染仅消耗 1%。基于我们对 T4 的估算，我们展示了双链 DNA 病毒的能量成本如何随病毒大小变化，揭示了在超过某个临界病毒大小时，构建病毒的主要成本可以从翻译切换到基因组复制。最后，利用我们对病毒能量成本的预测，我们提供了在能量限制条件下，作用于病毒基因组中新整合遗传元件的自然选择和遗传漂变强度的估计。