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有些病毒都成精了!可监视宿主行为协调发动攻击

2019-01-12 18:01:36 网易科技 小小 编辑:好麦 浏览数:21好麦网

病毒与为其提供生存环境的宿主(细菌)之间,总是上演着“猫捉老鼠”的游戏。一旦发现病毒的踪迹,宿主的免疫系统就会启动,誓要将它们赶尽杀绝。对此,病毒也绝不会束手待毙。最新研究显示,通过监视宿主行为,有些病毒可交换信息,等待...

病毒与为其提供生存环境的宿主(细菌)之间,总是上演着“猫捉老鼠”的游戏。一旦发现病毒的踪迹,宿主的免疫系统就会启动,誓要将它们赶尽杀绝。对此,病毒也绝不会束手待毙。最新研究显示,通过监视宿主行为,有些病毒可交换信息,等待时机,然后协调行动。

图:普林斯顿大学生物学家邦妮·巴斯勒(Bonnie Bassler)与学生贾斯汀·西尔普(Justin Silpe)发现,有些病毒可监视宿主行为,并协调发动攻击

当细菌之间进行交流时,邦妮·巴斯勒(Bonnie Bassler)会仔细倾听。她只是从来没有想到,病毒也在监视其宿主的行为。自上世纪90年代以来,这位普林斯顿大学生物学家一直在研究称为“群体感应”(quorum sensing)的现象。在这种情况下,细菌会释放出分子,表明周围有多少同类。通过这些信息,它们可以协调自己的行为,等到数量积累到足够多的时候,才会采取某些集体行动,如发动传染性攻击。

巴斯勒的学生贾斯汀·西尔普(Justin Silpe)现在发现,病毒也可以窃听这些信号,以达到邪恶的目的。这种病毒是一种噬菌体,即能感染并杀死细菌的蜘蛛状物质。一旦它感染了宿主,可能采用两种模式:等待或展开杀戮。如果选择后者,它会使大量子病毒通过宿主大规模爆发,从而感染其他宿主。但是如果周围没有其他宿主呢?巴斯勒说:“如果你是病毒,如果你不进入宿主体内,那你就完蛋了。”

正如西尔普所发现的,噬菌体通过检测细菌用来测量同类数量的群体感应信号,来避免这种命运。它可以等待在某个宿主体内数量达到充足程度时,才会杀死一个宿主,以便让它的后代有更多宿主可供感染。巴斯勒说:“偷听群体感应分子是非常狡猾的行为,以前没人见过。”

群体感应已经是个革命性的概念。几十年来,巴斯勒发现了它的更多细节,她和其他研究人员震惊地意识到,像细菌这样的简单生物体也能够交流和协调。但是病毒更简单。从技术上讲,它们甚至都不是活着的,它们与细菌是完全不同的实体,但它们拦截并解读了相同的分子信息。

这一发现的种子是几年前埋下的,当时巴斯勒的团队在霍乱弧菌(Vibrio cholerae)中发现了一种新的群体感应系统。霍乱弧菌是能够引起霍乱的细菌,它分泌一种叫做DPO的信号分子,并利用被称为VqmA的蛋白质来检测这种分子。当细菌开始感染宿主时,宿主周围的细菌并不多,它们产生的DPO信号就会飘散。但随着它们的数量膨胀,信号变得更加集中,并开始降落在VqmA探测器上。

当这种情况发生时,它会触发一系列基因对细菌进行重新编程,关闭细菌的感染能力,开启细菌的扩散能力。巴斯勒说,这就是为何霍乱属于一种潜伏疾病的部分原因。通过群体感应,霍乱弧菌可以等到时机成熟后,才“在宿主体内成千上万地释放出来,进而感染更多宿主”。

通过在线数据库,西尔普发现,许多密切相关的霍乱弧菌也有类似VqmA的检测器。但很显然,名为VP882的病毒噬菌体也是如此。10年前,几位中国台湾研究人员从一种海洋弧菌中发现了这种噬菌体。这是偶然的巧合吗?亦或是数据库中的错误?或者,就像西尔普所言的那样,病毒可能以某种方式窃取了宿主的信息?

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