以毒攻毒的細菌“克星”：噬菌體

狒狒

如果要在地球生物中評選“最像外星球來的生物”，那噬菌體一定實至名歸。規整優美的正二十面體幾何外形，毫不累贅的精細結構，沒有一絲冗余的實用功能，仿佛一切都是某種智慧生物刻意設計的結果。更讓人“細思極恐”的是，噬菌體分布在地球各個角落，數量超過所有生物的總和。它默默地窺伺著這個世界，與各種細菌相愛相殺了億萬年，是一位擅長以毒攻毒的“外星戰士”。

人類與噬菌體的邂逅

人類發現噬菌體的歷史可以說由來已久，從邂逅到了解，經過了漫長的時光。1915年，倫敦布朗研究所所長弗德里克·特沃特在被意外污染的細菌培養皿上發現了細小的透明斑點。他注意到，即便將這些透明斑點過濾并稀釋百萬倍后，斑點依舊有顯著的殺菌功能?？墒怯捎凇耙粦稹钡谋l，費德里克不得不中止了實驗，人類與噬菌體擦肩而過。

無獨有偶，就在同一年，正在研究志賀菌（當時該細菌正在軍營中肆虐，引起了軍人嚴重的痢疾）的法國巴斯德研究所的細菌學家費利克斯·德赫雷爾，也發現了培養皿中的透明斑點，他把這些斑點命名為“Plaques”，意為“噬斑”。隨后，費利克斯將這些噬斑用于患者，患者竟然很快好轉。費利克斯認為自己發現了一種能夠感染和殺死細菌的新生物，便把它命名為“Bacteriophage”，意為“可以吞噬細菌的”。終于，在命運的相遇下，噬菌體正式登上了生命科學的舞臺。

噬菌體是“神馬”？

別看噬菌體可以打敗細菌，但它本身也是一種病毒。大多數噬菌體的結構十分精簡，由負責保護核酸的頭部和用于吸附細菌表面的尾部組成。噬菌體的頭部是一個正二十面體，外表由規律排列的蛋白亞單位——衣殼組成，核酸則包裹在內部，被緊緊地保護起來。當噬菌體的尾部吸附到細菌表面后，會先通過穿孔素在細胞壁上打出一個小孔，尾鞘收縮，露出尾軸，就如同注射器一樣把DNA注射進細菌細胞。

一旦噬菌體DNA整合進了細菌基因組后，細菌的自身活動便戛然而止，自身的酶和DNA也停止合成，噬菌體便接手并控制了整個細菌的代謝系統。噬菌體利用細菌本身的酶、細胞器和其他一切可以利用的材料，大量合成自己的DNA和各種蛋白質外殼零件；當耗盡細菌的資源后，就用這些新的噬菌體顆粒，通過裂解酶溶解細胞壁，將無數的子代噬菌體釋放到環境中，再去侵染鄰近的細菌。

戰斗力超強的“噬菌戰士”

噬菌體的發現為遺傳學和分子生物學的發展提供了一個完美的模式生物，并在各項研究中大放異彩。1952年，Hershey和Chase利用噬菌體證明了只有DNA是在親代和子代之間具有連續性的物質，為最終確立DNA是主要的遺傳物質奠定了基礎。1978年，Wener Arber 也因為研究γ噬菌體的限制與修飾現象的本質而獲得了諾貝爾獎。而蘇聯及東歐諸國科學家則致力于用各種噬菌作為抗感染藥物挽救人們的生命。

或許你會問，既然噬菌體有如此顯著的殺菌功效，為何我們身邊卻沒有噬菌體的相關藥品？這是因為“大殺器”——抗生素來了。抗生素殺菌極其廣泛，往往一種抗生素就可以殺滅環境中種類繁多的細菌。而噬菌體的裂解譜太窄，往往只能侵染單一種類細菌中的一小個亞種。而噬菌體本身又是大蛋白顆粒，有一定的抗原特性，如果貿然用于體內，可能會引起人體自身的排異反應。在裂解細菌時也會把一些內毒素釋放到體內，引起諸多并發癥，自然而然就被抗生素取代了。

噬菌體雖然在醫學上被打入了冷宮，但是身為“超級戰士”，它用自己的戰斗力表明了“不，我還想再活幾集”的愿望。特別是近幾年，“超級細菌”時常登上各類新聞的頭條，由于長期浸淫周旋于各種抗生素，超級細菌幾乎對任何抗生素免疫，患者一旦感染，就處于無藥可醫的境地。這時候噬菌體治療又迎來了機遇，成為對抗超級細菌的秘密武器，專治各種不服。

另辟蹊徑的噬菌體

雖然拼不過抗生素，但噬菌體還是在其他方面將自己的優勢發揮了出來。在一些復雜菌環境下，比如腸道，就有很多與人共生的有益菌，它們分泌維生素，促進腸道蠕動，抑制有害菌生長。在以往的治療中，這些有益菌往往會被抗生素全部殺滅，久而久之，就容易使腸道發生菌群異常，有損人體健康。但噬菌體卻可以高效地殺滅某一種細菌，并對其他有益菌秋毫無犯。

由于細菌分布廣泛，每個感染者的情況又不盡相同，目前格魯吉亞的Eliava噬菌體研究中心已經開創了針對細菌感染的私人定制個性化診療。如果遇上了抗生素搞不定的問題，患者可以把感染樣品寄去，研究人員就會為患者篩選特定的噬菌體。上到嚴重燒燙傷，下到惡性“香港腳”，只要是細菌感染引起的，都去找找噬菌體，找到了就把噬菌體寄給患者進行治療。當然，千萬別忘了付尾款。

而隨著食品安全越來越受到重視，肉蛋奶制品抗生素的檢出量規定也日趨嚴格。在肉蛋奶制品的運輸過程中，細菌污染也很嚴重。煮熟還好，但是歐美人士喜歡吃三到七分熟，于是國外就專門開發了沙門桿菌的噬菌體，在牛肉運輸過程中噴灑，毫無毒副作用。而國內也有針對奶牛乳房炎的金黃色葡萄球菌噬菌體，對蝦早期死亡綜合征的副溶血弧菌噬菌體也已經投入市場。

雖然噬菌體戰士并不完美，我們對它的了解也還不夠深刻。但是在它的基因里，流淌著幾億年與細菌戰斗的記憶，這是一筆無價的財富。我們可以利用噬菌體進行無盡的學習，探尋生命的奧秘；也可以與噬菌體并肩作戰，一起應對各類細菌的攻擊。