噬菌体:该高调还是低调?

2016-05-14 23:10许秀华
科学大众·小诺贝尔 2016年5期
关键词:遗传物质高调噬菌体

许秀华

自然界没有提供一套适合所有生物的最优生存策略,所有的策略都要因“人”、因时、因地而宜。对肉眼看不见的噬菌体来说,也是如此。高调还是低调,意味着两种生活道路的抉择:一条走向短暂的辉煌,一条通往持久的繁荣。

噬菌体:细菌的克星

噬菌体,是一大类主要欺负细菌的病毒。真菌、藻类、放线菌或螺旋体等好多种微生物,都逃不过噬菌体的“小魔爪”。泥土、海水、动物内脏里,有细菌的地方就有噬菌体。

噬菌体与其他病毒的组成一致,都是一小段遗传物质包裹在一个厚实的蛋白质外壳中。但是也有例外,比如引发疯牛病的朊病毒,只是一段“行为古怪”的蛋白质,连遗传物质都省略了。

在自然界里,噬菌体进入到细菌细胞内才会焕发蓬勃的生命力。假如一时找不到宿主,它们就会变得死气沉沉,毫无生命力地游荡着。在不依赖其他生命体的情况下,噬菌体无法独立“生出”小噬菌体。乃至有些人认为,病毒根本就不算生命体。

噬菌体长什么样?

好多种噬菌体都长得像个小电钻,像个注射器。大部分噬菌体的长相是这样的:有一个包含着遗传物质DNA或RNA的头部、一个细细的长柄,以及一个带着很多“脚爪”的尾部。也有一些噬菌体只有一个头部。噬菌体“精通”几何学,头部通常是精致的正二十面体,对称而优美。这样,在同样的蛋白质材料下,噬菌体可以让头部的内部空间更大,噬菌体喜欢住“大房子”。

当在自然界死气沉沉游荡的噬菌体遇到自己喜爱的那类细菌时,会喜出望外地站在细菌的细胞壁上,然后钻出一个小孔,身体收缩,像注射器一样把头部的遗传物质注射到了细菌细胞内。而把精美的蛋白质外壳像脱衣服一样,留在了细菌体外。

策略不同,结局不同

当一个孤寂的生命突然有机会释放出自己的生命力时,有的噬菌体则遏制不住内心的激动,非要“做一番大事业”,暂时命名为“壮烈哥”。有的则依旧保持淡定,姑且称之为“淡定哥”。

只顾眼前的“壮烈哥”

“壮烈哥”们激情澎湃,进入细菌细胞后,一看生活条件不错,赶紧忙着“生”小噬菌体。它们利用细菌细胞的遗传物质复制机制,大量复制自己的遗传物质;利用细菌细胞的蛋白质表达系统,批量生产自己的蛋白质“外衣”,然后像流水线一样,在一段时间内组装出大量新的噬菌体,将细菌细胞内的“资源”“开采”殆尽。新出生的噬菌体太多,以致细菌细胞装不下,于是噬菌体们拆墙的拆墙、揭瓦的揭瓦,把细菌细胞撕得粉碎后,蜂拥而出,寻找更多的“受害者”。

噬菌体特别矫情挑剔,每种噬菌体只会选择和自己“对脾气”的特定种类的细菌去入侵。假如它们繁殖速度太快,裂解的细菌太多,就会如同成吉思汗的屠城,环境里特定种类的细菌被屠杀殆尽,它们还能去入侵谁呢?到那个时候,这些“壮烈哥”们只能被迫转入休眠状态,重新死气沉沉地在自然界中游荡。所以,“壮烈哥”们选择了高调的生存策略后,往往只能接受短暂的壮烈。

会做长远打算的“淡定哥”

“淡定哥”们之所以淡定,是因为“足智多谋”。它们可不干杀鸡取卵的蠢事,留着母鸡在,天天有蛋吃。它们进入细菌体内后,不着急“生小孩”,而是侧重于给新的噬菌体准备“新房子”。它们将自己的遗传物质插入到细菌的基因组里,然后就吃定了细菌。细菌繁殖,噬菌体的遗传物质也跟着繁殖,这样在“新生”细菌的基因组里,都有噬菌体的“孩子”在,算是和平共存吧!选择了低调的生存策略的“淡定哥”们,反而迎来了持久的繁荣。

还有一些会“见风使舵”的噬菌体,在一种环境下它们会高调地辉煌;而在另外一种环境下,则会低调地繁荣,λ噬菌体就是这样的“心思”灵活。

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