病毒祖師有遺訓 可傳旨刀下留菌?

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研究團隊亦好奇其他病毒會否也有類似的機制,假如能以「甜言蜜語」哄其冬眠,那將是靈丹妙藥。 圖片來源:路透社
圖片來源:路透社

病毒也有祖師遺訓?以色列魏茨曼科學研究學院(Machon Weizmann LeMada)微生物基因學家 Rotem Sorek 領導的團隊,發現某些病毒能感應祖先留下的化學訊號,來決定是否殺死或感染牠們的宿主,猶如先祖遺訓,後人領旨,研究日前在「自然」期刊發表。

Sorek 的團隊原先是在研究一種名為「枯草桿菌」(Bacillus subtills)的細菌,是否具有所謂「群體感應」的特性,即根據細菌密度調控傳播能力。他們已知那種細菌能以佈置化學物來與其他同胞「溝通」,讓其他細胞來根據附近細菌的密度來調整行為,例如決定是否分裂或開始感染宿主。

然而團隊後卻發現,枯草桿菌的入侵者——名為「phi3T」的噬菌體,也會製造一種化學物來影響其他病毒的行為。噬菌體是病毒的一種,並專以細菌為宿主,它們主要以兩種形式影響宿主。一般它們會入侵宿主細胞,然後不斷增生直至宿主耗盡而死亡。不過,噬菌有時也會把自己的基因物質放進宿主的基因,然後處於靜止狀態,直至遭觸發覺醒和增生。研究發現 phi3T 存在一種溝通系統來影響感染過程。

某些病毒能感應祖先留下的化學訊號,來決定是否殺死或感染牠們的宿主,猶如兩代人的溝通機制。  圖片來源:Animated Healthcare Ltd.
某些病毒能感應祖先留下的化學訊號,來決定是否殺死或感染牠們的宿主,猶如兩代人的溝通機制。  圖片來源:Animated Healthcare Ltd.

團隊先置入 phi3T 到枯草桿菌,發現病毒傾向殺死細菌。他們再移除燒瓶中的細菌和病毒,但保留裡面細小的蛋白質,然後放入新的細菌和病毒。結果噬菌體起了變化,它們更傾向藏入細菌的基因中,而非殺死細菌。團隊稱這種神秘分子為「Arbitrium」(即拉丁語「決定」),他們決心要找出這種分子是何方神聖。

經過兩年半的研究,團隊發現 Arbitrium 其實是一種短小的病毒蛋白,從已死亡的感染細胞滲透出來。當 Arbitrium 的濃度累積,即愈來愈多細菌死亡,病毒便會停止殺死餘下的細胞,走進細菌的基因裡冬眠。

這簡直是大自然版的「皮之不存,毛將焉附」,紐西蘭奧塔哥大學微生物基因學家 Peter Fineran 認為這現象不難理解,如原宿主正在消失殆盡,病毒則會限制自己的破壞力,靜靜等待宿主復甦。

英國萊斯特大學微生物學家 Martha Clokie 則期待其他生物學者共同發掘其他的溝通機制。Sorek 的團隊已發現了逾 100 種類似 「Arbitrium」系統,大多數在其他 芽孢桿菌屬病毒(Bacillus viruses)中。不同噬菌體以不同速度傳播,它們也說著不同的「語言」,每種噬菌體只能理解自己的語言。Sorek 亦好奇其他病毒會否也有類似的機制,例如 HIV 和單純疱疹病毒假如能以「甜言蜜語」哄其冬眠,那將是靈丹妙藥。