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看噬菌体如何“吃”掉细菌

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:顾名思义,噬菌体是一种能“吃”细菌的细菌病毒。这一奇迹是由噬菌体的身体结构决定的。这些噬菌体的核酸进入细菌的细胞后,便“喧宾夺主”,由它们发号施令,指挥细菌细胞停止原来物质的合成,而以自己为样板,制造噬菌体后代所需要的蛋白质和核酸,然后噬菌体重新给自己和同伴们穿上它特制的蛋白质外衣。如果受到外界因素的刺激,比如受到辐射,那么,潜伏的噬菌体会毫不犹豫地破坏掉寄主细胞,从而导致细菌死亡。

相生相克是世间万物永不改变的规律,即所谓一物降一物。大象这个庞然大物,偏偏最怕小老鼠;人也可能会被微乎其微的细菌折磨得痛苦不堪。但细菌也有克星,一种比它小得多的微生物——噬菌体。

顾名思义,噬菌体是一种能“吃”细菌的细菌病毒。凡有细菌的地方,都有它们的行踪。它们都有各自固定的饮食爱好。只对合自己胃口的细菌感“兴趣”,也就是说一种噬菌体只对一种特定的细菌感“兴趣”,对其他的细菌则厌食恶心。像有专爱“吃”乳酸杆菌的、专“吃”大肠杆菌的,还有专吃伤寒杆菌的,等等。

噬菌体个子很小,体形可分为三种,即蝌蚪形、微球形和丝杆形。广为大众所喜爱的是蝌蚪形。

如此简单的身体器官,如何实现“蛇吞象”的奇迹呢?

以菌为食,细菌的克星——噬菌体。

以菌为食,细菌的克星——噬菌体。

这一奇迹是由噬菌体的身体结构决定的。噬菌体只是简单的头尾相接,由它的头部蛋白质外壳和尾部被外壳包着的核酸(遗传物质)组成。噬菌体的尾部有几根尾丝,像章鱼,可以牢牢地吸附在细菌身上。当它在细菌的细胞膜上找到一个合适自己的位置,紧靠上去,就会分泌出一种溶菌酶,在细胞膜上“钻”一个洞,像注射器一样把自身的遗传物质(核酸)注入细菌体内,而它的蛋白质外壳却始终留在细菌体外。这些噬菌体的核酸进入细菌的细胞后,便“喧宾夺主”,由它们发号施令,指挥细菌细胞停止原来物质的合成,而以自己为样板,制造噬菌体后代所需要的蛋白质和核酸,然后噬菌体重新给自己和同伴们穿上它特制的蛋白质外衣。这时细菌已面貌全非,于是噬菌体就冲破了名存实亡的细菌细胞壁,“破壳”而出,成为一个个独立新生噬菌体,四处游离,另寻其他细菌寄主。只要20分钟的时间,噬菌体便可以在一个菌体的细胞内复制出约150个噬菌体,它们也正是凭借如此迅速和大量的繁殖才能够得以生存。

虽然噬菌体的结构比较单一,但脾气并不都一样,有的性子比较烈,叫烈性噬菌体,它一旦侵入细菌后,就要即刻进行营养繁殖,直到使细菌细胞裂解方才善罢甘休。有的则比较温和,叫温和性噬菌体,它进入细菌细胞内先“潜伏”下来,不但不损伤寄主细胞,反而和寄主的基因组同步复制,等待更好的时机。如果受到外界因素的刺激,比如受到辐射,那么,潜伏的噬菌体会毫不犹豫地破坏掉寄主细胞,从而导致细菌死亡

在噬菌体眼里,细菌不但是个短命鬼,而且脆弱得不堪一击。普通细菌在70℃的环境里待30分钟就会死亡,噬菌体生命活动还在继续,甚至在长期低温下,仍能存活。而细菌早就一命呜呼了。

但噬菌体也有难以逾越的障碍,特别是挑肥拣瘦的习性,使得自己的根据地完全暴露在众目睽睽之下,被捉后为人类服务。人类医生已经成功地把噬菌体请来治疗烫伤和烧伤,因为在烧伤病人的皮肤上很容易繁殖铜绿假单胞菌,这正好可以满足铜绿假单胞菌噬菌体的“饱餐”要求。实践证明这种特殊的治疗方法已经取得了良好的效果。

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