不可思議！細菌也會生??？
中國微生物菌種查詢網 / 2019-01-29 08:51:01
中國微生物菌種查詢網 人會生病，細菌也會，盡管細菌很微小，但是它們能被更微小的病毒——噬菌體所感染。噬菌體就像個小小的注射器一般，把針頭插入細菌，將自己的遺傳物質強行注入到細菌體中，從而使細菌變成一個生物工廠，制造更多的噬菌體。
通常情況下，生病的細菌也就是被噬菌體感染的細菌最終會死亡，但也存在例外，一些彪悍的細菌可能馴化噬菌體，使噬菌體成為細菌的盟友。彪悍的細菌會將噬菌體的基因組整合到自身的基因組中，幫助它們抵抗惡劣環(huán)境或是抵抗抗生素，通俗地講使之成為超級細菌。
噬菌體侵入細菌后，它們會以兩種方式進行自我復制。第一種方式是野蠻暴力的，噬菌體侵入細菌后搶占資源，復制合成大量的新噬菌體，這個過程稱為“溶菌周期”。第二種方式是和平的，噬菌體DNA滲透到細菌的基因組里，并且成為細菌基因組的一部分，當細菌繁殖的時候，它們隨之同時繁殖，并且完全隱蔽地潛伏在細菌基因組中，產生與細菌數量一致的新噬菌體，這是一種完全隱蔽的復制模式，但是卻很溫和。
在細菌基因組里的噬菌體DNA被稱為原噬菌體。隨著細菌被復制多次后，它們可能變異而產生新的噬菌體。原噬菌體就像寄生蟲一樣存活在細菌基因組中。有的時候，原噬菌體發(fā)生突變，無法再復制產生噬菌體，于是變成一種遺傳化石標記，永遠停留在細菌基因組中，標志著細菌曾感染過噬菌體，但噬菌體已經失活。
遺傳化石標記被稱為隱性前噬菌體，它們可能占據細菌基因組1/5的比例。隱性前噬菌體的存在曾經令人費解。細菌是出了名的小，基因組十分緊湊，但是為什么它們的基因組上還存在游蕩的有害外來病毒DNA？這是為什么呢？
為了破解這些難題，德州A&M大學的王曉學（Xiaoxue Wang）將大腸桿菌中的9個隱性噬菌體全部找出，并且仔細地將這些噬菌體的DNA從細菌基因組中剔除。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，細菌的生存狀況似乎變差了。
當噬菌體DNA被剔除后，正常條件下，細菌生長沒有出現(xiàn)太多的異常，只是比有噬菌體DNA菌株生長稍稍慢一點。但是，當遭遇一些惡劣環(huán)境時，沒有噬菌體DNA的細菌表現(xiàn)很糟糕。它們對抗生素的敏感性增強了400倍，它們在極咸或者酸性條件下很快死亡。甚至，它們幾乎無法生成生物膜（一種它們自己分泌的用于保護菌體的薄膜）。
在大部分情況下，被王曉學剔除噬菌體DNA的細菌都變得很脆弱，這表明噬菌體DNA可能是細菌基因組重要的部分。噬菌體DNA不是死了的基因化石，而是細菌基因組的一部分，重要的一部分，它們對細菌的生存有著重要的意義，從某種程度上說，細菌把噬菌體DNA馴化了，讓噬菌體DNA為細菌服務。
這兒還有些具體的例子，證明噬菌體DNA幫助細菌提高感染性的例子。大腸桿菌E.coli通常情況下是無害的，但是當它吸收了某種噬菌體后，可能變成一個怪物導致痢疾的發(fā)生。同樣的一種噬菌體可以將兩個基因帶給細菌，讓細菌產生志賀氏菌毒素。攜帶CTX的噬菌體可以使得弧菌產生CTX毒素，導致霍亂。在蚯蚓腸道內找到的炭疽菌就被發(fā)現(xiàn)有噬菌體的加入。在這些例子中，噬菌體的DNA會隨著細菌的復制而被復制產生原噬菌體。而即便是產生隱性噬菌體，細菌仍舊能從噬菌體DNA中獲利。
在地球上，細菌是非常強大的幸存者，它能適應各種環(huán)境，從含有大量石油的海洋到砷含量豐富的湖泊以及有抗生素的人體環(huán)境，它們都能幸存。王曉學的研究表明，噬菌體能夠幫助細菌應對各種環(huán)境。他甚至寫到，細菌實際上在利用敵人的武器來幫助自己應對周圍的環(huán)境。
現(xiàn)在我們了解了細菌的這一特點，我們可以好好地利用它。王曉學認為，我們可以利用這一特性阻斷細菌利用噬菌體DNA的通路，從而幫助我們阻止細菌對抗生素產生耐藥性。