为了疯狂感染，这些病毒竟然掌握了“监视”细胞的能力

▎药明康德内容团队编辑

病毒通常被认为结构极为简单，如果不借助其他生物的细胞，甚至根本活不下去。然而，这些无法自力更生的小小病毒，发展出了充分利用所在环境为自己谋利的高超能力。

就拿一类专门感染细菌的病毒（也叫噬菌体）来说，发表于《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）的一项新研究刚刚发现，它们竟然能够“监视”宿主细胞的状态，从而决定什么时候该按兵不动，什么时候更适合疯狂复制并冲破细胞，以便感染更多的细菌。

马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC）的科学家研究的噬菌体专门感染一类会长菌毛或鞭毛的细菌。

比如研究人员最先观察的柄杆菌属（Caulobacterales）细菌有两种不同的形态，一种形态长有细长的菌毛或鞭毛，并借助毛毛自由游动；另一种形态没有菌毛或鞭毛，此时它们附着在物体表面。研究人员介绍说，这些柄杆菌属细菌通常生活在营养贫瘠的环境中，广泛分布，但是当它们找到一个适合生长的好地方，就会变成后一种形态开始增殖，从而产生大量细胞群。

而感染这种细菌的噬菌体似乎就很会看准时机，利用细菌大量繁殖的机会，冲出细胞，以便感染周围尽可能多的细菌。

那么，噬菌体是如何掌握时机的呢？研究人员发现，细菌细胞里表达一种叫CtrA的蛋白，这种蛋白控制着细胞何时产生菌毛或鞭毛，并且其蛋白水平在细胞周期内上下波动。而噬菌体的基因组中竟然留出了一大片区域能够与CtrA蛋白相结合，这些结合位点意味着噬菌体能够监测细菌细胞内的CtrA水平。

▲首次发现这种噬菌体病毒具有CtrA的结合位点，由此监测CtrA在宿主细菌中的表达，以便“决定”是否要大量复制并离开细胞（图片来源：参考资料[2]；Credit：Tagide deCarvalho/UMBC）

更关键的是，病毒的这种监视能力还不止是某一种噬菌体的独门本事。研究团队通过详细的基因组分析发现，许多不同类型的噬菌体都具有CtrA蛋白结合位点，而这些噬菌体感染的细菌宿主也都会长菌毛或鞭毛。显然，这不是巧合。

研究负责人Ivan Erill教授认为，感染不同细菌的不同噬菌体很可能在演化过程中多次开发出了监测CtrA水平的能力，这种“趋同进化”，也说明病毒掌握的这种生存技能非常奏效。因此，研究人员进一步推测，除了感染细菌的病毒外，不能排除感染其他生物——甚至人类的病毒也有类似的“监测”能力。

“我们所知道的关于噬菌体的一切，以及它们开发的每一种进化策略，都已被证明可以转化到感染植物和动物的病毒身上，”Erill教授补充说。“这几乎是理所当然的。因此，如果噬菌体正在监视它们的宿主，影响人类的病毒肯定也能这样做。”例如，为了优化其生存和复制策略，动物病毒可能想知道它所在的组织类型，或者宿主对其感染的免疫反应有多强。

虽然也许病毒听起来变得更可怕了，但“知己知彼百战不殆”，研究人员指出，利用这些新发现我们可以开发新疗法。“如果我们要开发一种抗病毒药物，你又知道了病毒正在监测某个特定信号，那么也许我们就能设法欺骗病毒了。”

参考资料：

[1] New research finds that viruses may have 'eyes and ears' on us. Retrieved Sep. 26, 2022 from https://phys.org/news/2022-09-viruses-eyes-ears.html

[2] Elia Mascolo et al, The transcriptional regulator CtrA controls gene expression in Alphaproteobacteria phages: Evidence for a lytic deferment pathway, Frontiers in Microbiology (2022). DOI: 10.3389/fmicb.2022.918015