焦点简讯:病毒可能在"监视"着你 - 在繁殖和杀戮之前等待时机

一个合适的例子是HIV，即导致艾滋病的病毒。艾滋病病毒是一种逆转录病毒，当它进入一个细胞时并不立即进行杀戮。相反，它将自己整合到人体的的染色体中，并进行冷处理，等待适当的机会，命令细胞对其进行复制，并迸发出来感染其他免疫细胞，最终导致艾滋病发作。

【资料图】

噬菌体，或简称噬菌体，是天然存在的病毒，它攻击和杀死细菌但不能感染人体细胞。噬菌体极为多样，在环境中到处存在，包括我们的身体。事实上，人类含有的噬菌体比人体细胞还要多。

噬菌体有三个主要部分：一个头、一个鞘和一个尾。噬菌体利用其尾巴附着在细菌细胞上。它们利用细菌来复制自己。在找到一个"匹配的"细菌细胞后，噬菌体注入其遗传物质，劫持了通常用于细菌繁殖的系统。相反，该系统将制造成千上万的噬菌体，最终将细菌细胞炸裂，将其释放到环境中。

究竟HIV在等待什么时刻还不清楚，因为这仍然是一个积极研究的领域。然而，对其他病毒的研究早已表明，这些病原体在杀戮方面可以相当"有想法"。当然，病毒不可能像你和我那样思考。但是，事实证明，进化已经赋予了它们一些相当精细的决策机制。例如，一些病毒会选择离开它们一直居住的细胞，如果它们检测到DNA损伤。看来，即使是病毒，也不喜欢呆在一艘沉没的船上。

二十多年来，研究人员一直在研究噬菌体的分子生物学，最近的研究结论认为噬菌体可以倾听关键的细胞信号，以帮助它们做出决策，它们甚至可以利用细胞自身的"耳朵"来为它们进行倾听。

逃避DNA损伤

如果你的敌人的敌人是你的朋友，那么噬菌体肯定是你的朋友。噬菌体在自然界中控制着细菌种群，临床医生正越来越多地使用它们来治疗对抗生素没有反应的细菌感染。

研究得最好的噬菌体λ，其作用有点像HIV。进入细菌细胞后，lambda决定是像大多数病毒那样复制并彻底杀死细胞，还是像HIV那样将自己整合到细胞的染色体上。如果是后者，每次细菌分裂时，λ都会无害地与其宿主一起复制。

这段视频显示了一个感染大肠杆菌的λ噬菌体

然而，像HIV一样，lambda并不只是闲着。它使用一种叫做CI的特殊蛋白质，像听诊器一样倾听细菌细胞内DNA损伤的迹象。如果细菌的DNA受到损害，这对嵌套在其中的λ噬菌体来说是个坏消息。受损的DNA直接通向进化的垃圾场，因为它对需要它来繁殖的噬菌体来说是无用的。因此，λ开启它的复制基因，复制自己，并冲出细胞，寻找其他未受损的细胞进行感染。

挖掘细胞的通信系统

一些噬菌体没有用自己的蛋白质收集情报，而是利用被感染细胞自身的DNA损伤传感器。像CI和LexA这样的蛋白质是转录因子，通过与DNA指令书（即染色体）中的特定遗传模式结合来开启和关闭基因。一些噬菌体如Coliphage 186已经发现，如果它们的染色体上有一个短的DNA序列，细菌LexA可以与之结合，那么它们就不需要自己的病毒CI蛋白。在检测到DNA损伤时，LexA将激活噬菌体的复制和杀伤基因，本质上是让细胞自杀的同时让噬菌体逃脱的双重交叉。

研究人员在20世纪80年代首次报道了CI在噬菌体决策中的作用，并在20世纪90年代末报道了Coliphage 186的反情报技巧。从那时起，还有一些关于噬菌体攻克细菌通讯系统的报告。一个例子是噬菌体phi29，它利用其宿主的转录因子来检测细菌何时准备生成孢子，或一种能够在极端环境中生存的细菌卵。Phi29指示细胞将其DNA包装到孢子中，一旦孢子发芽就会杀死萌芽的细菌。

视频展示了转录因子开启和关闭的基因

在最近发表的研究中发现，几组噬菌体已经独立地进化出利用另一个细菌通讯系统的能力：CtrA蛋白。CtrA整合了多种内部和外部信号以启动细菌的不同发育过程。其中的关键是生产称为鞭毛和纤毛的细菌附属物。事实证明，这些噬菌体将自己附着在细菌的纤毛和鞭毛上，以便感染它们。

主要假设是，噬菌体利用CtrA来猜测何时附近会有足够多的运动纤毛和鞭毛的细菌，它们可以轻易地感染。对于一个"无意识的杀手"来说，这是一个相当聪明的技巧。

这些并不是唯一做出精心决定的噬菌体--所有这些都不需要有大脑。一些感染芽孢杆菌的噬菌体每次感染一个细胞时都会产生一个小分子。噬菌体可以感知这种分子，并利用它来计算它们周围发生的噬菌体感染的数量。就像外星入侵者一样，这种计数有助于决定它们何时应该开启它们的复制和杀戮基因，只在宿主相对较多时才杀戮。这样，噬菌体就能确保它们永远不会没有宿主可以感染，并保证它们自己的长期生存。

反击病毒的反间谍行为

一个很好的问题是，为什么你应该关心细菌病毒所进行的反情报行动。虽然细菌与人有很大不同，但感染细菌的病毒与感染人类的病毒并没有什么不同。噬菌体玩的几乎每一个把戏后来都被证明可以被感染人类的病毒使用。如果噬菌体可以窃取细菌的通信线路，为什么人类病毒不能窃取你的呢？

到目前为止，科学家们还不知道人类病毒如果劫持这些线路会监听什么，但有很多可想而知的选择。相信像噬菌体一样，人类病毒有可能能够计算它们的数量来制定战略，检测细胞生长和组织形成，甚至监测免疫反应。目前，这些可能性只是猜测，但科学研究正在进行调查。

让病毒监听你的细胞的私人谈话并不是最美好的画面，但它并非没有一线生机。世界各地的情报机构都很清楚，反情报工作只有在隐蔽的情况下才能发挥作用。一旦被发现，该系统可以非常容易地被利用，向你的敌人提供错误信息。同样，我相信未来的抗病毒疗法可能能够将传统的治疗措施，如阻止病毒复制的抗病毒药物，与信息战的诡计相结合，如使病毒相信它所在的细胞属于不同的组织。

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