我2022年3月，犹他州一位农民联系了罗格斯大学的病毒学家JuditP&ute;nzes，这位农民担心他的超级蠕虫种群大规模死亡。超级蠕虫是Zophobasmorio甲虫的幼虫，是圈养爬行动物、鸟类和两栖动物的富含蛋白质的食物来源，面对不断增长的世界人口，它们可能是人类的潜在替代蛋白质来源。1它们还会吃掉聚苯乙烯，为人类日益严重的塑料垃圾问题提供了一种创新的解决方案。2但在过去几年里，这些体型虽小但强大的幼虫受到了席卷全国的致命疾病的威胁。

这位沮丧的农民曾经健康的大虫子开始痛苦地扭动，无法控制地变黑，然后变硬、液化并死亡。他并不是唯一一个观察到这些奇怪死亡现象的人——多年来，美国各地的昆虫饲养机构一直在努力确定这场大虫子灾难的原因。“我深入研究，试图找出到底发生了什么，”彭泽斯说，他从2019年开始浏览昆虫论坛和社交媒体上关于这个话题的帖子。人们认为湿度、温度，甚至是大虫子食物中的真菌都是潜在的罪魁祸首，但彭泽斯想到了另一种因素。“当时没有人真正想到它是一种病毒，这很奇怪，因为对我这个曾见过养殖昆虫发生过几次病毒感染的我来说，这绝对是我的第一猜测，”她回忆道。

现在，借助低温电子显微镜(cryo-EM)，彭泽斯和她的同事确定了当前农业大流行的病因：一种细小病毒，他们将其命名为Z.morio黑萎缩病毒(ZmBWV)。3在表征病毒时，研究人员确定了一种保护超级蠕虫种群的预防方法。他们在《细胞》杂志上发表了他们的研究成果。

乌得勒支大学结构病毒学家约斯特·斯奈德(JoostSnijder)表示：“除了酷炫的侦探故事之外，其中还有很多令人兴奋的结构生物学内容。”他并未参与这项研究。

困扰人类的虫媒病毒(如登革热)是众多研究的重点，但多年来，彭泽斯已经成为研究鲜为人知的、主要危害昆虫自身的病毒的专家。在加入罗格斯大学病毒学家杰森·凯尔伯的团队之前，彭泽斯曾在阿芒·弗拉皮尔健康生物技术研究中心的昆虫诊断实验室担任博士后研究员。彭泽斯说：“当昆虫农场的昆虫因不明原因死亡时，他们就会联系我们，并寄送样本。这位农场主得到了我的信息，说如果有昆虫问题可以联系我。”她同意查看这位农场主的超级蠕虫。彭泽斯说：“一周后，我们在收发室发现了大约四磅死去的、渗出液体、散发着恶臭的超级蠕虫幼虫。”

尽管她有预感病毒可能是造成大规模死亡的原因，但她不知道从何入手。“甲虫病毒的研究还远远不够，”彭泽斯说。于是，她将死虫磨碎，并将超级虫浆液通过蔗糖垫，这是一种将液体内容物分开的密度梯度。堆积在梯度最低层的是她的第一条线索：病毒衣壳的证据。

“一周后，这些样本就被放入了我们的低温电子显微镜中，这时我们才第一次看到了这种病毒的实际样子以及它可能是什么类型的病毒，”彭泽斯说。

研究人员利用低温电子显微镜捕捉到了ZmBWV衣壳蛋白及其基因组内容的近原子分辨率三维结构。在蛋白质数据库中查询具有类似结构的已知蛋白质后，他们清楚地发现，他们正在研究一种属于细小病毒科浓核病毒亚科的病毒。

Snijder表示：“要从属的水平推断出你正在观察的病原体种类，仅从EM图中就可以获得这一点，这非常令人印象深刻。”

白色工作台纸上放着一堆已变黑的死去的超级蠕虫。

P&ute;nzes和她的团队发现了一种困扰超级蠕虫的疾病的罪魁祸首，这种疾病会导致蠕虫痛苦地、无法控制地扭动和变黑，然后僵硬、液化和死亡。他们称之为Z.morio黑耗病毒。

P&ute;nzes和她的团队采取了一种不太寻常的方法，使用低温电子显微镜作为主要诊断工具;基于测序的技术仍然是检测病原体的最常用方法。4尽管低温电子显微镜基础设施更难获得且存在技术限制，但P&ute;nzes指出，EM可以帮助科学家在属级快速识别病毒，而且与宏基因组学不同，它不依赖于仅限于已知序列的参考数据库。“你能从低温电子显微镜图谱中获得如此多的信息真的很酷，对于像Jason这样的电子显微镜专家来说，这是合乎逻辑的第一件事，但我认为在大多数病毒学实验室、流行病学实验室和大多数公共卫生机构中，下一代测序在很长一段时间内仍将是首选工具，”Snijder说。

为了确保正确识别出疫情的罪魁祸首，研究人员从其他大虫饲养者和当地宠物店收集了额外的样本。“每当我去宠物店时，我总是打开大虫容器，看看它们是否感染了病毒，”彭泽斯说。来自这些地点的有症状大虫幼虫在他们为ZmBWV开发的诊断性聚合酶链反应(PCR)检测中检测呈阳性。此外，被新发现的病毒感染的健康幼虫继续发展出致命疾病。

当彭泽斯参观一家大虫养殖场时，她注意到饲养员饲养的几只黄粉虫(一种与黑甲虫密切相关的物种)的死因与感染病毒的大虫非常相似。好奇的彭泽斯带着一批无症状黄粉虫样本回到实验室，对它们进行了病毒检测。“令我大吃一惊的是，我发现病毒的含量与我们在黑色大虫尸体中发现的病毒含量完全相同，”彭泽斯说。然而，与大虫不同，黄粉虫的死亡率要低得多，这表明对同一种病毒的敏感性因物种而异。进一步的实验揭示了ZmBWV样病毒的存在，这让彭泽斯怀疑黄粉虫是否也携带非致病性变异。

P&ute;nzes分离并纯化了在黄粉虫中发现的病毒变体，并将其引入健康的大黄虫体内。“大黄虫也没有因此而生病，所以很明显我们发现了无毒变体，”她说。此外，用无毒菌株治疗的大黄虫幼虫不会再接触致病变体，这凸显出一种预防ZmBWV诱发疾病的潜在预防方法。

P&ute;nzes及其团队目前正在开发一种疫苗接种策略，将无毒力的ZmBWV菌株接种到甲虫幼虫身上。与许多人类疫苗一样，它们的预防方法不一定能预防感染，但可以降低死亡率，不仅改善了超级蠕虫的生活，也改善了农民的生活。