原文以Do you speak virus? Phages caught sending chemical messages為標(biāo)題

發(fā)布在2017年1月18日的《自然》新聞上

原文作者：Ewen Callaway

噬菌體聆聽同類傳達(dá)的信息，以決定如何攻擊宿主。

病毒能感知“前輩”留下的化學(xué)信號，以決定是殺死宿主，還是僅僅感染它們。

研究者在攻擊芽孢桿菌屬細(xì)菌的病毒中發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，這是人類首次發(fā)現(xiàn)病毒擁有某種類型的通信系統(tǒng)。但研究者表示，許多其它病毒也能通過自身的“分子語言”與同類交流，可能還包括使人類感染疾病的病毒——如果這一點為真的話，科學(xué)家或許就找到了一種阻斷病毒攻擊的新方法。

以色列魏茨曼科學(xué)研究所的微生物遺傳學(xué)家Rotem Sorek領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了這種秘密的病毒通信。他們的研究成果于1月18日發(fā)表在《自然》期刊上。

“這篇論文將會成為一個具有轉(zhuǎn)折性意義的成果，”英國萊斯特大學(xué)的微生物學(xué)家Martha Clokie表示，她的研究方向是噬菌體（即感染細(xì)菌的病毒）。

Sorek的團(tuán)隊原本尋找的是枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）向同類警示噬菌體的證據(jù)。研究者知道，細(xì)菌會通過分泌和感知一系列化學(xué)物質(zhì)來與同類交流。這一現(xiàn)象被稱為群體感應(yīng)，使細(xì)菌得以根據(jù)周圍細(xì)菌的數(shù)量來調(diào)整行為。舉例來說，細(xì)菌會通過群體感應(yīng)來決定是否分裂，或何時感染宿主。

但團(tuán)隊卻驚訝地發(fā)現(xiàn)，一種名叫phi3T的芽孢桿菌噬菌體會制造化學(xué)物質(zhì)來影響其它病毒的行為。

名叫噬菌體的病毒會攻擊細(xì)菌，并利用宿主來自我繁殖。現(xiàn)在，研究者發(fā)現(xiàn)噬菌體也會彼此交流。

Animated Healthcare Ltd./SPL

一些噬菌體能以兩種方式感染細(xì)胞。通常，它們會“劫持”宿主細(xì)胞，不斷繁殖，直到宿主爆裂死亡。但有些時候，噬菌體會將自己的遺傳物質(zhì)插入宿主的基因組，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到觸發(fā)事件將它們重新喚醒，并再次開始繁殖。

新發(fā)現(xiàn)的病毒通信系統(tǒng)會改變phi3T的感染方式。

團(tuán)隊首先將phi3T注入裝有枯草芽孢桿菌的長頸瓶中，發(fā)現(xiàn)該病毒通常會殺死細(xì)菌。然后，他們過濾了瓶中的內(nèi)容，去除了細(xì)菌和病毒，但保留了小分子蛋白質(zhì)，并將新一批細(xì)菌和噬菌體裝入這個“條件培養(yǎng)基”中。這改變了噬菌體的行為：噬菌體更有可能將基因組插入細(xì)菌，殺死宿主的可能性減小了。團(tuán)隊將他們認(rèn)為與此有關(guān)的神秘分子命名為“arbitrium”（拉丁語中的“決定”一詞），并決心識別這種分子。

在經(jīng)過兩年半的搜索后，Sorek和他的博士生Zohar Erez發(fā)現(xiàn)，arbitrium是受感染細(xì)菌死亡后滲出的一種短病毒蛋白。當(dāng)arbitrium水平升高，也就是大量細(xì)胞死亡后，噬菌體便不再殺死余下的細(xì)菌，而開始在細(xì)菌基因組中休眠。Sorek、Erez及同事還發(fā)現(xiàn)了另外兩種衡量arbitrium水平、并影響隨后的感染行為的phi3T蛋白。

“這的確很有道理，”新西蘭奧塔哥大學(xué)的微生物遺傳學(xué)家Peter Fineran說，“如果宿主不夠用了，噬菌體就會嘗試限制殺死宿主的行為，靜靜等待宿主數(shù)量重新增長。”

Clokie說，這項新的研究工作“神煩，但也很棒”?！拔以脒^開展這樣的實驗，看看培養(yǎng)基里是不是有什么物質(zhì)?！彼J(rèn)為，其他研究噬菌體的生物學(xué)家還會找到更多的病毒通信系統(tǒng)。Sorek的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了100多種類似arbitrium的不同系統(tǒng)，絕大多數(shù)都在其它芽孢桿菌噬菌體的基因組中?！笆删w以不同的頻率‘廣播’，它們的語言彼此不同，只能聽懂自己的語言。”

他甚至還好奇，感染更為復(fù)雜的生物體——比如人類——的病毒是不是也能彼此交流。他指出，HIV和皰疹病毒就既能導(dǎo)致活動性感染，也能造成潛伏感染?！叭绻苷业揭环N讓病毒完全進(jìn)入潛伏狀態(tài)的分子，那會是一種不錯的藥物。”?

Nature|doi:10.1038/nature.2017.21313