如果你认为你没有病毒,那么请再想一想。
可能很难理解:人体被大量的微生物所占据,这些微生物通常被称为我们的微生物组,从人类早期开始就伴随着我们进化。科学家最近才开始对微生物组进行定量检测,发现其中至少有38万亿个细菌[1]。也许更有趣的是,细菌并不是生活在我们身体里和身体上最丰富的微生物。这就是病毒的作用。
我们身体内外的每一个表面都覆盖着微生物——细菌、病毒、真菌和许多其他微生物。图片来自vrx/。
据估计,我们体内有超过380万亿个病毒[2],这些病毒群统称为人类病毒体。然而,这些病毒并不是你经常听到的危险病毒,例如引起流感或普通感冒的病毒,或者更险恶的病毒,如埃博拉病毒或登革热病毒。许多病毒可以感染生活在你体内的细菌,它们被称为噬菌体。它是人类噬菌体的滋生地,虽然它们很丰富,但我们对它们以及体内任何其他病毒的功能知之甚少。
几个附着在细菌细胞壁上的噬菌体的透射电子显微照片,来自Graham Beards博士,CC BY-SA。
作为一名研究人类微生物组的医生科学家,我专注于病毒研究。这是因为我相信使用细菌的终极自然捕食者的力量将教会我们如何预防和对抗细菌感染。人们可能想当然地认为,如果病毒是体内最丰富的微生物,那么它们将成为大多数人类微生物组研究的目标。但这种假设是非常错误的。到目前为止,对人类病毒群的研究落后于对细菌的研究,我们只是发现了它们的一些最基本的特征。这种滞后是由于科学家们花了很长时间才意识到人类病毒群的存在,并且缺乏标准化和复杂的工具来破解人类病毒群中有什么。
这是我们到目前为止学到的一些知识。人体内的细菌不喜欢许多生活在体内和周围的噬菌体。事实上,他们生产的CRISPR-Cas系统,现在被人类用来编辑基因[3],以摆脱噬菌体或完全防止噬菌体感染[4]。为什么?这是因为噬菌体杀死细菌。他们将接管细菌中的分子机器,迫使它们产生更多的噬菌体,而不是更多的细菌。当这一切都完成后,它们会从细菌中爆发出来并消灭它们。最后,噬菌体位于我们身体的表面,等待细菌猎物的出现[5]。它们实际上是细菌跟踪者。
很明显,我们身体上的噬菌体和细菌每天每分钟都有一场战争,我们不知道谁会赢,也不知道这场战争的后果可能是什么。
这种病毒可能存在于人体内外的所有表面。研究人员在人体的任何地方观察,都能发现病毒的踪迹。血液里有病毒吗?存在。皮肤上有病毒吗?存在。肺部有病毒吗?存在。尿液中有病毒吗?存在。等一下。简而言之,当谈到病毒存在于人体的何处时,弄清楚它们不存在于何处比问它们存在于何处要好得多[6]。
这种病毒具有传染性。但是我们往往认为噬菌体不容易传播。研究人员已经证明,仅仅是和某人生活在一起,就能迅速将你体内的噬菌体传播给对方[7]。如果我们不知道我们体内细菌和病毒之间不断战斗的后果是什么,那么考虑到你体内细菌和病毒之间的战斗以及它们随后传播给任何人包括你的配偶和室友,甚至是你的狗,事情就会变得更加复杂。
病毒让我们保持健康?
最终,我们需要知道所有这些病毒在人体内的功能,并弄清楚我们是否可以利用我们的病毒群来促进我们的健康。然而,可能不清楚为什么没有人相信我们的病毒群可能是有益的。
这似乎违反直觉,但是破坏我们体内的细菌可能对我们的健康有害。例如,当我们体内的健康细菌群落被抗生素的使用扰乱时,其他不良微生物(也称为病原体)就会利用这个机会入侵我们的身体,使我们生病。因此,在许多人体条件下,我们的健康细菌在防止病原体入侵方面发挥着重要作用。这就是病毒出现的地方。他们已经找到了杀死细菌的方法。这是他们的生活。
因此,我们致力于在我们的病毒群中找到那些已经发现如何保护我们免受有害病原体侵害,同时保持有益菌完好无损的病毒。事实上,最近已经有一些利用噬菌体成功治疗对大多数(如果不是全部)抗生素耐药的威胁生命的细菌感染的轶事[9]——这种疗法被称为噬菌体疗法。不幸的是,由于人们并不完全了解噬菌体在人体中的功能以及它们的引入可能对人类宿主产生不可预见的后果,这种疗法的应用已经并将继续受到阻碍。因此,噬菌体疗法仍然受到严格的监管。按照目前的研究速度,用噬菌体作为抵抗细菌感染的常用疗法可能还需要很多年。但是不要搞错了;这些伴随我们进化多年的病毒不仅是我们过去的一部分,也将在未来人类健康中扮演重要角色。
本文翻译自the news of The Conversation网站:认识一下组成你的病毒体的万亿病毒。原作者为美国加州大学圣地亚哥分校微生物学副主任David Pride和美国洛克菲勒大学访问学者Chandrabali Ghose。它是由生物谷编制的。
来源:认识构成你的病毒体的数万亿种病毒
参考资料:
1.Ron Sender等人修正了对人体内人类和细菌细胞数量的估计。PLoS Biology,2016年8月19日,doi:10.1371/
2.宏基因组学与病毒发现的未来前景。病毒学最新观点,2012年2月,doi:10.1016/
3.CRISPR-Cas9在基因组工程中的开发和应用。细胞,2014年6月5日,doi:10.1016/
4.Rodolphe Barrangou等CRISPR在原核生物中提供了对病毒的获得性抗性。科学,2007年3月23日,doi:10.1126
5.Jeremy J. Barr等.粘附于粘液的噬菌体提供了非宿主来源的免疫。2013年6月25日,PNAS
6.分子基础和病毒在人类微生物群中的作用。分子生物学杂志,2014年11月25日,doi:10.1016/
7.通过我们的微生物群传播病毒。微生物组,2016年12月2日,doi:10.1186/s40168-016-0212-z
8.文森特杨。微生物群在人类健康和疾病中的作用:临床医生导论。BMJ,2017年3月15日,doi:10.1136/
9.Robert T. Schooley等人开发和使用个性化的基于噬菌体的治疗鸡尾酒疗法来治疗抗鲍曼不动杆菌感染的播散性患者。抗菌药物和化疗,2017年9月,doi:10.1128/
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