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病毒世界亦有相爱相杀:“吸血鬼”病毒对同伴狠戾,但能为人类所利用

作者: 发布日期:2023-11-28 浏览55次

你有没有想过,让你重感冒的病毒也会被病毒感染?是的,病毒确实会生病,这可能会让人们感到些许安慰。更有意思的是,罪魁祸首竟然也是病毒。

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这张彩色透射电子显微镜图像显示了一种新发现的卫星病毒附着在其辅助病毒上。这是科学家第一次观察到一种病毒附着在另一种病毒上。在50个观察到的辅助病毒中,40个拥有卫星病毒。对卫星病毒和辅助病毒基因组的生物信息分析提供了卫星病毒可能进化到附着在辅助病毒上的线索。这也表明这对病毒可能已经共同进化了大约一亿年。
图片来源:马里兰大学巴尔的摩分校

当病毒进入细胞时,它可以进入休眠状态或立即开始复制。在复制时,病毒本质上是控制细胞的分子工厂来制造大量的自身副本,然后突破细胞释放这些新的副本。

但有时,病毒进入细胞后却发现,它的新临时住所已是另一种休眠病毒的家园。那接下来就是一场争夺住所控制权的战斗,孰胜孰负难以预料。

美国马里兰大学巴尔的摩分校教授塔吉德·德卡瓦略和他的学生最近发现了一种被命名为MiniFlayer的病毒,它会像吸血鬼一样,紧紧抓住并“噬咬”其它病毒的“脖子”。

卫星病毒的世界很残忍

几十年来,生物学家已知道存在捕食其它病毒的病毒,并将之称为卫星病毒。1973年,研究人员分析了噬菌体P2(一种感染大肠杆菌的病毒),发现这种感染有时会导致细胞中出现两种不同类型的病毒:噬菌体P2和噬菌体P4。

噬菌体P4可整合到宿主细胞的染色体中并处于休眠状态。当P2感染已经含有P4的细胞时,潜伏的P4会迅速醒来,并使用P2的遗传指令制造数百个自己的小病毒颗粒。毫无戒心的P2很“幸运”地也能复制几次。在这种情况下,生物学家将P2称为辅助病毒,因为卫星P4需要P2的遗传物质来复制和传播。

随后的研究表明,大多数细菌物种都有一套多样化的卫星辅助系统。但卫星病毒并不局限于细菌,潜伏在植物细胞中的植物卫星病毒也很普遍。

病毒“军备竞赛”或给人类提供武器

尽管研究人员在生命的几乎每个领域都发现了卫星病毒系统,但它们对生物学的重要性仍未被充分认识。最明显的是,卫星病毒对其辅助病毒有直接影响,通常会残害它们,但有时也会使它们变成更有效的杀手。

卫星病毒及其辅助病毒会进行无休止的进化“军备竞赛”。卫星病毒能进化出利用辅助病毒的新方法,而辅助病毒则能进化出阻止它们的对策。因为双方都是病毒,所以这场自相残杀的结果,必然导致一种人们最感兴趣的东西——抗病毒药物。

最近研究表明,许多被认为是在细菌中进化的抗病毒系统,例如用于基因编辑的CRISPR-Cas9分子剪刀,就可能起源于噬菌体及其卫星病毒。讽刺的是,辅助病毒及其卫星病毒的高周转率和突变率,最终都成为了“抗病毒武器”的研究热点。

换句话说,为了“智取”对方,卫星病毒和辅助病毒居然进化出了一系列抗病毒系统供研究人员“利用”。

“吸血鬼”病毒抓住“夺心魔”脖子

对人类来说,这一领域仍有很多东西需要了解。最新发表在《国际微生物生态学会会刊》上的一项研究描述了一种卫星噬菌体,它与以前已知的卫星病毒完全不同,其已经进化出了一种独特的、怪异的存活方式。

马里兰大学研究人员从土壤细菌链霉菌中分离出了一种名为MiniFlayer的卫星噬菌体,后来发现它与感染链霉菌的一种称为噬菌体MindFlayer(意为“夺心魔”)的辅助病毒密切相关。但进一步的研究表明,MiniFlayer可不是普通的卫星病毒。

MiniFlayer是人们已知的第一个“放弃”休眠能力的卫星噬菌体。

详细来说,MiniFlayer展示了一种沉着的进化能力和恐怖的创造能力。它可不会默默等待,而是擅长主动发起进攻——这种卫星噬菌体进化出了一种短的附肢,可像吸血鬼一样抓住辅助病毒的“脖子”。粗心的辅助病毒本是和它的“乘客”一起寻找新的宿主,但接下来,病毒“宫斗剧”上演了。

科学家还不知道MiniFlayer是如何制服它的对手的,也不知道对手是否已经进化出了相应对策。

如果说,最近的新冠疫情教会了人们什么的话,那就是人们可用的抗病毒药物仍然有限。对病毒及其卫星病毒依赖性与掠夺性交织的复杂关系的研究,才刚刚开始,但却将为人类的抗病毒治疗开辟新途径。


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