马里兰大学巴尔的摩分校生物科学副教授 Ivan Erill日前撰写了一篇文章，称噬菌体是在生命进化中发挥潜在作用的病毒。病毒有着“不好的名声”。它们是导致COVID-19大流行的罪魁祸首，也是自古以来困扰人类的一系列疾病的原因。许多生物学家认为有，至少对一种特定类型的病毒而言（即噬菌体，或侵袭细菌的病毒）是不同的。当这些病毒的DNA被一个细胞捕获时，它可能包含了使该细胞能够执行新技巧的指令。

噬菌体使细菌种群受到控制，无论是在陆地还是在海上。它们每天杀死海洋中高达40%的细菌，帮助控制细菌繁殖和有机物的重新分配。

它们有选择地杀死细菌的能力也让医学家们感到兴奋。天然和工程噬菌体已被成功用于治疗对抗生素无反应的细菌感染。这一过程被称为噬菌体疗法，可以帮助对抗抗生素耐药性。

最近的研究指出了噬菌体的另一个重要功能。它们可能是自然界最终的基因“修补者”，“精心制作”新的基因，细胞可以重新加工以获得新功能。

噬菌体是地球上最丰富的生命形式，在任何时候都有大量的噬菌体漂浮在世界各地。像所有的病毒一样，噬菌体也有很高的复制和变异率，这意味着它们每次繁殖都会形成许多具有不同特征的变种。

大多数噬菌体都有一个称为衣壳的坚硬外壳，里面充满了它们的遗传物质。在许多情况下，外壳的空间超过了噬菌体储存其复制所需的DNA的需要。这意味着噬菌体有空间携带额外的基因：那些实际上对噬菌体的生存不需要的基因，它可以随意修改。

细菌如何重新调整病毒的“开关”

噬菌体主要有两种类型：温和噬菌体和毒性噬菌体。有毒的噬菌体，像许多其他病毒一样，按照入侵-复制-杀死的程序运作。它们进入细胞，劫持其成分，复制自己，然后爆发出来。

另一方面，温和型噬菌体“玩的是长期游戏”。它们将自己的DNA与细胞的DNA相融合，并可能休眠多年，直到有什么东西触发它们的激活。然后它们又恢复到毒性行为：复制和爆发。

许多温和噬菌体使用DNA损伤作为其“触发器”。如果细胞的DNA被破坏，这意味着“驻扎”的噬菌体的DNA可能会成为下一个目标，所以噬菌体明智地“决定跳槽”。指导噬菌体复制和爆发的基因被关闭，除非检测到DNA损伤。

细菌重新调整了控制该生命周期的机制，产生了一个复杂的遗传系统， Erill和他的合作者已经对此研究了二十多年。

细菌细胞也很想“知道”它们的DNA是否被破坏了。如果是这样，它们会激活一组基因，试图修复DNA。这被称为细菌的SOS反应。细菌利用一种对DNA损伤作出反应的“开关”状蛋白来协调SOS反应。如果有损伤，它就会打开，如果没有损伤，它就会保持关闭。

也许毫不奇怪，细菌和噬菌体的“开关”在进化上是相关的。这就提出了一个问题。谁发明了这个“开关”，细菌还是病毒？

Erill以前的研究和其他研究人员的工作表明，噬菌体首先到达那里。在最近的报告中，研究团队发现拟杆菌门的SOS反应，这类细菌占生活在人类肠道中的细菌的一半，受噬菌体“开关”的控制，该“开关”被重新调整以实施细菌自身的复杂基因程序。这表明，细菌的SOS开关实际上是很久以前被重新调整的噬菌体“开关”。

不仅仅是细菌的“开关”似乎是噬菌体的发明。研究表明，一个细胞分裂所需的细菌基因也是通过噬菌体毒素基因的"驯化"产生的。而许多细菌的攻击系统，如毒素和用于将其注入细胞的“基因枪”，以及它们用来躲避免疫系统的“伪装”，都已知或被怀疑有噬菌体的起源。

病毒的好处

越来越多的证据表明，感染植物和动物的病毒也是这些生物体基因创新的一个主要来源。例如，驯化的病毒基因已被证明在哺乳动物胎盘的进化和保持人类皮肤湿润方面发挥了关键作用。

最近的证据表明，甚至容纳DNA的细胞核也可能是病毒的“发明”。研究人员还推测，今天的病毒的祖先可能已经开创了使用DNA作为生命的主要分子。这不是一个小成就。

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