發(fā)布日期:2020-08-19 發(fā)布人:潤達(dá)生物
? 噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的細(xì)菌病毒的總稱,是病毒的一種。噬菌體被科學(xué)家比作是生物宇宙的“暗物質(zhì)”,因?yàn)樗拇嬖谕耆嵏擦俗匀唤鐐鹘y(tǒng)的遺傳復(fù)制法則。
20世紀(jì)初,大多數(shù)研究者認(rèn)為DNA是一種“愚蠢的分子”,因?yàn)樘?jiǎn)單而對(duì)于生命傳輸沒有任何價(jià)值。相反地,科學(xué)家們更加擁護(hù)蛋白質(zhì),它們擁有很強(qiáng)的可變性和復(fù)雜性,是遺傳的關(guān)鍵組成部分。然后到了20世紀(jì)50年代初,遺傳學(xué)家Alfred Hershey 和 Martha Chase在對(duì)噬菌體的研究中,證實(shí)DNA是細(xì)胞的信息單元?,F(xiàn)在著名的Hershey-Chase實(shí)驗(yàn)跟蹤噬菌體DNA進(jìn)入細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過程,以及DNA轉(zhuǎn)移后衣殼蛋白的變化。實(shí)驗(yàn)表明,病毒DNA對(duì)于噬菌體的復(fù)制是必需的,這意味著DNA分子對(duì)于生物體繁殖具有重要意義。
1953年,James Watson、Francis Crick和Rosalind Franklin通過描述DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)鞏固了Hershey和Chase的結(jié)論。又過了一段時(shí)間,通過對(duì)噬菌體的額外工作明確證實(shí)DNA就是生物語言。
病毒不僅僅是通過一團(tuán)簡(jiǎn)單的DNA或RNA來進(jìn)行遺傳信息的傳輸,研究人員發(fā)現(xiàn)越來越多的證據(jù)表明病毒可以在多樣性的生態(tài)系統(tǒng)中自由地分享它們的基因。這使得病毒具有強(qiáng)大的遺傳變異性,足以挑戰(zhàn)任何生物的生命。然而病毒本身是很難理解的。
自從人類發(fā)現(xiàn)病毒存在的130多年以來,噬菌體一直都在科學(xué)界和公眾意識(shí)處于不被重視的地位。圣迭戈州立大學(xué)的 Forest Rohwer和科學(xué)作家Merry Youle認(rèn)為,噬菌體是生物宇宙里的暗物質(zhì),噬菌體似乎總能打破生物體自身構(gòu)成的生命規(guī)則。
盡管如此,有一點(diǎn)是明確的,那就是噬菌體對(duì)于人類和環(huán)境是非常重要的,世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室都在試圖找到能夠影響地球生態(tài)系統(tǒng)的噬菌體與宿主細(xì)胞互作的方式。噬菌體存在于我們的星球的每一個(gè)生物群落中,從珊瑚礁到許多動(dòng)物,它成了地球上最普遍的“有機(jī)體”。在我們的生活中,每天的呼吸、吃飯、喝水、洗澡過程中,都會(huì)遇到十幾億的噬菌體。噬菌體有力的影響著土壤、植被和海洋中的遺傳變化,調(diào)節(jié)養(yǎng)分的循環(huán)、演變,甚至還能影響全球范圍的氣候變化。
噬菌體將自己完全的融入到了健康的生態(tài)系統(tǒng)中,可是卻一直被我們忽略。即使是它的存在能夠解釋一些種間關(guān)系,例如蚜蟲和它的共生菌,被證實(shí)是一種三方混合體系:噬菌體為它的宿主細(xì)菌提供重要的基因,與此同時(shí),也有益于蚜蟲這個(gè)宏觀宿主。對(duì)于豌豆蚜蟲,病毒基因能夠編碼一種通過其共生菌表達(dá)的毒素,可以保護(hù)蚜蟲不被寄生蜂侵襲。
對(duì)上述類型的種間關(guān)系,科學(xué)家雖然進(jìn)行了研究,但是我們?nèi)匀徊恢赖降子卸嗌俜N類存在。世界范圍內(nèi)有超過1031種病毒,因此噬菌體很可能是所有生態(tài)關(guān)系的重要組成部分。瑞士雀巢研究中心的Harald Brüssow在一篇微生物論文中恰當(dāng)?shù)刂赋?“高等生物的分子生物學(xué)并不是站在巨人的肩膀上,而是站在矮小的噬菌體上?!?/span>
Dana Willner是澳大利亞布里斯班昆士蘭大學(xué)的研究員,形容噬菌體具有一種“神話精神”——為了生存,不斷地在宿主間轉(zhuǎn)移,并在這個(gè)過程中轉(zhuǎn)化宿主細(xì)菌。沒有死,并不代表就符合嚴(yán)格生物意義上的“活著”,病毒轉(zhuǎn)移的方式,我們才剛剛開始了解。