这种“机器人”在你体内杀疯了,但杀的不是你
温馨提示:看本文之前,如果你正在吃手记得放下,否则很快就会感觉不香了。
你猜,这是什么?
话筒?螺丝?机器人?工艺品?月球着陆器?
都不是,这个拥有二十面体几何结构的小东西,其实是一种广泛存在于人体和自然界的病毒:噬菌体。
01
纳米机器人?
从海洋中第一个单细胞生命诞生不久、从史前巨兽第一次行走于大陆之时,从人类祖先第一次点燃火种之际,噬菌体就以这种充满“机械感”的造型存在于地球上,迄今已有至少38亿年。
大肠杆菌身上的噬菌体
我们一直热衷追求的“自然风”,往往意味着一种天然去雕琢的不规则美。但噬菌体的造型又似乎证明,大自然要玩起“科技风”来,也没人类什么事儿了。
“噬菌体”这个名字有点类似“噬人鲨”,实际是指能感染细菌、真菌、藻类、放线菌、螺旋体等微生物的病毒总称,部分能引起宿主菌的裂解死亡,是细菌的天然杀手。
乍一看,噬菌体的外型不太像自然造物,也实在不像常见病毒的样子。所以它们引来了不少颇有“阴谋论”色彩的解读:有人认为它是来自太空智慧文明的纳米机器人,有人觉得它是史前地球文明留下的芯片,人类会从中解读到地球最深邃的秘密。
噬菌体与常见的流感病毒、乙型肝炎、埃博拉病毒等对比
听起来十分引人入胜,不过网上看到噬菌体的“完美二十面体”几何对称外型,其实还是有人为加工的成分在里面。在显微镜下可以看到,噬菌体并不是三体人“水滴”那样的黑科技——它的头部形状并没有那么规整,还是有一丝混沌感。
大部分噬菌体,都是这样有着尾部结构的二十面体
而且二十面体这种形状,本就属于多面体结构当中,搭建起来还是比较容易的。在自然界能看到不少类似结构。
无机物里,比如雪花、盐、多种矿物晶体:
显微镜下的氯化钠、雪花,水晶簇
有机物里,蛋白质本身就可以结晶出各种图案。
蛋白质晶体
图源:NASA
还有单细胞植物—硅藻,作为碳基生物,硅藻还能给自己进化出一层硅基的“玻璃”外壳,十分神奇:
硅藻的“玻璃”外壳
这么一说,你是不是突然对噬菌体有点祛魅了?别急,噬菌体可不是虚有其表。
02
地球上最致命的病毒?
噬菌体虽然是一类病毒,但它们对伤害动物、植物的身体细胞毫无兴趣,主要目标就是细菌。细菌越多的地方,噬菌体也就越多,比如人类的皮肤、呼吸道等。人体肠道里,更是含有超过54000种噬菌体,就像一支庞大的纳米机械军团,永不停歇地大战细菌……听起来简直就是人类之友、自然之光。
至于噬菌体为啥选择细菌为宿体,其实也没啥奇怪的,要知道,地球物种可以粗糙的分为三类:
1
真核生物
真核生物拥有完整的细胞结构和细胞核。各种动物、高等植物、真菌和单细胞的原生生物(如草履虫),都属于这类。
2
原核生物
原核生物都是单细胞,而且细胞缺乏复杂结构,没有细胞核。大多数细菌,以及少部分低等藻类属于这类。
3
病毒
病毒压根就没有细胞结构,除了朊病毒(只含有蛋白质),所有已知病毒都是由蛋白质外壳+遗传物质(RNA/DNA)构成的,结构极其简单。噬菌体和常见的乙肝病毒、天花病毒一样,都属于DNA病毒(新冠病毒则属于RNA病毒)。
噬菌体头部上的DNA
在地球上,原核生物的数量远多于真核生物,历史也更悠久。噬菌体选择感染以细菌为主的原核生物,既遵循本族传统,又有食材保障。
庞大的“食物”供应,使噬菌体每天都处于杀疯了的节奏。在海洋中,它们每天会杀死40%的细菌,自身数量也达到了惊人的1031个——这是什么概念呢,也就是说仅仅是全球海洋里的噬菌体数量,就是地球上沙粒数量的约一万亿倍。
噬菌体是地球上最致命的病毒,但它侵染宿主的方式,和其他病毒没什么区别。每种噬菌体的觅食范围有限,一般只针对一种细菌。
当噬菌体找到对应细菌后,它会用自己的“尾巴”抓住细胞(更专业的说法是:病毒吸附蛋白与细胞上的受体蛋白相结合),然后把遗传物质核酸注入细胞内部,蛋白质壳则留在细胞外。
视频来源:Toutube
融入的遗传物质会篡改并挟持原有细胞系统,把整个细胞改装成一个病毒加工制造厂。新生的噬菌体,最快几小时就能填满细菌内部空间,直到细菌爆裂死亡或者被溶解破裂。子代噬菌体“破壳而出”后再去侵染其他细菌,病毒对于细菌的伤害性之大,大概相当于异形之于人类(不是)。
视频来源:Youtube
由于病毒本身没有新陈代谢、繁殖等生命具备的最初能力,只能靠宿主才能完成这些步骤,所以大部分科学家认为病毒不算生命,而是介于生物和非生物之间。
但是,病毒把自己进化得如此极致甚至极端,唯一目标只是把自己的遗传物质复制、粘贴、生存下去,似乎又契合“生命”的主线任务。那么,你觉得,病毒算生命吗?
03
非生非死,非黑非白
噬菌体到底属不属于生命先不论,既然噬菌体以细菌为食,那么我们是否可以借助噬菌体,来进行抗菌治疗?
其实早在一百年前的鸡尾酒疗法中,噬菌体就发挥过作用,而在美国,噬菌体治疗也有成功的临床案例:2015年,有位美国人感染了多重耐药的鲍曼不动杆菌,在多种抗生素联合作用无效,病人濒死的情况下,经过特批得到了噬菌体治疗,最终痊愈。
相比抗生素的无差别攻击,噬菌体攻击细菌的过程更像是一对一的巡航导弹,高效、安全、专一。所以在现代医学中,噬菌体有极高的研究价值,特别是针对一些超级耐药菌治疗。
噬菌体攻击细菌
但医学界对于噬菌体的使用,还存在很多顾虑。噬菌体治疗法不仅研究难、临床难,而且追本溯源,噬菌体毕竟是病毒,大规模使用噬菌体,会不会造成免疫系统过度反应,引发免疫风暴?更有甚者,认为噬菌体可能是潘多拉的魔盒,有污染人类基因的风险。
毕竟相比人类存在的历史,噬菌体实在是太古老了。虽然只有蛋白质+核酸这样的简陋装置,但我们人类造出的最精密最复杂的机械,和它比起来,也许只是普通的发条小玩具……
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撰文 | 刘文瑾
部分图片 | 图虫创意
微信编辑 | 未末