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病毒世界亦有相愛相殺

 “吸血鬼”病毒對同伴狠戾,但能為人類所利用

2023年11月28日08:40 來源:科技日報

       你有沒有想過,讓你重感冒的病毒也會被病毒感染?是的,病毒確實會生病,這可能會讓人們感到些許安慰。更有意思的是,罪魁禍首竟然也是病毒。

  當病毒進入細胞時,它可以進入休眠狀態或立即開始復制。在復制時,病毒本質上是控制細胞的分子工廠來制造大量的自身副本,然后突破細胞釋放這些新的副本。

  但有時,病毒進入細胞后卻發現,它的新臨時住所已是另一種休眠病毒的家園。那接下來就是一場爭奪住所控制權的戰斗,孰勝孰負難以預料。

  美國馬里蘭大學巴爾的摩分校教授塔吉德·德卡瓦略和他的學生最近發現了一種被命名為MiniFlayer的病毒,它會像吸血鬼一樣,緊緊抓住并“噬咬”其它病毒的“脖子”。

  衛星病毒的世界很殘忍

  幾十年來,生物學家已知道存在捕食其它病毒的病毒,并將之稱為衛星病毒。1973年,研究人員分析了噬菌體P2(一種感染大腸桿菌的病毒),發現這種感染有時會導致細胞中出現兩種不同類型的病毒:噬菌體P2和噬菌體P4。

  噬菌體P4可整合到宿主細胞的染色體中并處于休眠狀態。當P2感染已經含有P4的細胞時,潛伏的P4會迅速醒來,并使用P2的遺傳指令制造數百個自己的小病毒顆粒。毫無戒心的P2很“幸運”地也能復制幾次。在這種情況下,生物學家將P2稱為輔助病毒,因為衛星P4需要P2的遺傳物質來復制和傳播。

  隨后的研究表明,大多數細菌物種都有一套多樣化的衛星輔助系統。但衛星病毒并不局限于細菌,潛伏在植物細胞中的植物衛星病毒也很普遍。

  病毒“軍備競賽”或給人類提供武器

  盡管研究人員在生命的幾乎每個領域都發現了衛星病毒系統,但它們對生物學的重要性仍未被充分認識。最明顯的是,衛星病毒對其輔助病毒有直接影響,通常會殘害它們,但有時也會使它們變成更有效的殺手。

  衛星病毒及其輔助病毒會進行無休止的進化“軍備競賽”。衛星病毒能進化出利用輔助病毒的新方法,而輔助病毒則能進化出阻止它們的對策。因為雙方都是病毒,所以這場自相殘殺的結果,必然導致一種人們最感興趣的東西——抗病毒藥物。

  最近研究表明,許多被認為是在細菌中進化的抗病毒系統,例如用于基因編輯的CRISPR-Cas9分子剪刀,就可能起源于噬菌體及其衛星病毒。諷刺的是,輔助病毒及其衛星病毒的高周轉率和突變率,最終都成為了“抗病毒武器”的研究熱點。

  換句話說,為了“智取”對方,衛星病毒和輔助病毒居然進化出了一系列抗病毒系統供研究人員“利用”。

  “吸血鬼”病毒抓住“奪心魔”脖子

  對人類來說,這一領域仍有很多東西需要了解。最新發表在《國際微生物生態學會會刊》上的一項研究描述了一種衛星噬菌體,它與以前已知的衛星病毒完全不同,其已經進化出了一種獨特的、怪異的存活方式。

  馬里蘭大學研究人員從土壤細菌鏈霉菌中分離出了一種名為MiniFlayer的衛星噬菌體,后來發現它與感染鏈霉菌的一種稱為噬菌體MindFlayer(意為“奪心魔”)的輔助病毒密切相關。但進一步的研究表明,MiniFlayer可不是普通的衛星病毒。

  MiniFlayer是人們已知的第一個“放棄”休眠能力的衛星噬菌體。

  詳細來說,MiniFlayer展示了一種沉著的進化能力和恐怖的創造能力。它可不會默默等待,而是擅長主動發起進攻——這種衛星噬菌體進化出了一種短的附肢,可像吸血鬼一樣抓住輔助病毒的“脖子”。粗心的輔助病毒本是和它的“乘客”一起尋找新的宿主,但接下來,病毒“宮斗劇”上演了。

  科學家還不知道MiniFlayer是如何制服它的對手的,也不知道對手是否已經進化出了相應對策。

  如果說,最近的新冠疫情教會了人們什么的話,那就是人們可用的抗病毒藥物仍然有限。對病毒及其衛星病毒依賴性與掠奪性交織的復雜關系的研究,才剛剛開始,但卻將為人類的抗病毒治療開辟新途徑。

(責編:孫紅麗、楊迪)