在最新一期的《自然》期刊上,一组研究者宣布了他们的新发现:一些体型较大的病毒也具有“免疫系统”,保护自己免受其他微小生物入侵。
根据法国科学家的一项新研究,这些巨型病毒有类似于细菌中CRISPR系统的免疫系统,来保护自己。
免疫系统的任务是对付入侵的病原体,但病毒一般是入侵的那一方。自从被发现起,病毒就和各种各样的感染疾病联系在一起。病毒不能够独立地完成它们的“生命”周期,因此它们总要感染到某种类型的宿主细胞里去。
但是,科学家们发现,一些病毒竟然也会遭到别的病毒的感染,它们的“健康”还因此受到了威胁。
2003年,法国艾克斯-马赛大学的研究人员发现在变形虫中存在奇怪的团块,后来被发现是一种典型的巨型病毒,比常见的病毒大了约4倍。因为这些病毒似乎可以模仿细菌,于是它们被称为“米米病毒”。在随后的几年中,这些研究人员已经发现150不同类型的米米病毒,这些新类型病毒的出现挑战传统定义上的生物分类学。
这些米米病毒本身不同于其他病毒的表现为,它们自己可能被通过更小的病毒攻击。他们推测,这些米米病毒有很像细菌的免疫系统,它们可以将攻击者的少量DNA整合到自己的遗传物质中。这样,如果在同一病毒试图再次侵入,宿主米米病毒能够识别出该攻击者,并清除它,这种情况很类似生物的免疫系统。
2014年后,研究人员想检测这些病毒,看看他们是否也有一个类似于CRISPR基因剪刀的免疫系统。因此,他们分析了60株不同的米米病毒。研究人员发现,当病毒感染米米病毒之后,米米病毒会把病毒基因组序列的片段插入自己的基因组里,把病毒的特征记录下来。存放入侵病毒序列的基因区域呈现出“规律间隔成簇短回文重复序列”,这便是CRISPR。如果下次再有同样的病毒来的时候,细菌便会调动这些之前插入进来的片段,让它们带着一个能够切割病毒基因组的核酸酶去“杀死”病毒。这套系统剪切基因的特性也被人类用在了基因编辑当中。
关于病毒是不是生命的问题,科学家们还没有共识,而大病毒的发现则进一步模糊了“生命”和“非生命”的边界——这些病毒依然不能独立生存,但却有着复杂的基因和功能,甚至有了免疫机制。该研究提供了很多证据来表明,米米病毒不同于其他更简单的病毒,从而将病毒的进化起源问题的讨论转移到病毒究竟是不是“生物”的讨论。
据科技日报
什么是
病毒
3
2
1
科学界之前公认的对病毒的定义是只能在活着的宿主细胞内复制的感染源(即介于生物与非生物的一种原始的生命体)
特点︓
个体微小,结构简单,
没有细胞结构
没有实现新陈代谢
所必需的合成酶系统,
所以自身不能复制
如何复制生存
——需借助宿主细胞
或仅由蛋白质构成
构成:
核酸分子(DNA或RNA)+蛋白质
细菌VS病毒
体积较大
普通
光学显微镜
可观察
体积较小
电子显微镜
才可观察
有较完整的
细胞结构
无完整
细胞结构
大病毒如何杀死入侵者
米米病毒形态
可独自成活
无法独自成活
间隔序列
入侵病毒
基因
大病毒免疫系统
间隔序列
新入侵病毒
基因序列
大病毒CRISPR基因剪刀
当病毒感染大病毒之后,大病毒会把病毒基因组序列的片段插入自己的基因组里,把病毒的特征记录下来
大病毒免疫系统序列
如果下次再有同样的病毒来的时候,细菌便会调动这些之前插入进来的片段,让它们带着一个能够切割病毒基因组的核酸酶去“杀死”病毒
切割入侵病毒基因序列
整理/康克兢制图/方磊