在一项新的研究中，美国普林斯顿大学的分子生物学家邦妮巴斯勒(Bonnie Bassler)和研究生贾斯汀西尔普(Justin Silpe)鉴定出病毒VP882可以窃听细菌的对话。然后，就像间谍小说中的情节一样，他们找到了一种方法，用它来攻击大肠杆菌和霍乱弧菌等致病菌。相关研究成果于2018年12月13日在线发表在《细胞杂志》上。论文题目是“宿主产生的群体感应自动诱导剂控制噬菌体裂解-裂解决定”。
图片来自Cell，doi:10.1016/。
巴斯勒说，“病毒检测细菌用于交流的分子是一个全新的想法。西尔普发现这是第一次自然发生，然后他重新设计了病毒，让他可以提供任何他选择的感官输入，而不是通信分子，然后病毒可以根据需要杀死细菌。”
巴斯勒说，病毒只能做出一个决定：留在宿主细菌中，或者杀死宿主细菌。也就是说，病毒要么隐藏在其宿主细菌内部，要么激活一个杀伤序列，使病毒产生数百或数千个病毒后代，导致宿主细菌爆裂，从而杀死当前宿主细菌，攻击附近的其他宿主细菌。
做出这种杀死决定有一个内在的风险：“如果附近没有其他宿主细菌，那么病毒及其所有后代都会死亡。”VP882找到了一种方法来消除这一决定带来的风险：它窃听细菌来宣布它们在一个群体中。这时候病毒做出这个杀伤决定，就会增加释放出来的病毒马上遇到新的宿主细菌的可能性。巴斯勒说，“它很聪明，也很阴险。”
巴斯勒在多年前就发现，细菌之间可以相互交流并感知对方的存在，并确保细菌数量达到其法定水平后再采取一致行动。然而，她从来没有想到，一种病毒可以窃听这种群体感应通信。
她笑着说，“这些细菌已经被窃听了。此外，Silpe的研究表明，这些群体感应分子跨越生物边界传递信息。”病毒和细菌不在同一个生物世界——事实上，病毒不属于任何一个生物世界，因为从技术上来说，它们不是活的。然而，令人难以置信的是，病毒能够检测并理解细菌之间的通信信号。这不同于敌对国家之间的相互监视，也不同于人与狗之间的交流——它们至少是同一个生物界和动物门(脊椎动物)的成员。
在发现这种跨王国窃听的第一个证据后，西尔普开始寻找并发现了更多的证据。
巴斯勒说，“他刚刚开始了一个全新的领域。只是这样一个跨生物交流的例子对我们来说没有任何意义。西尔普发现了第一个例子，然后，在他的发现之后，他进行了更深入的研究，他发现了一系列具有类似能力的病毒。这些病毒可能并不都在窃听这种群体感应信息，但很明显，它们可以窃听其宿主细菌的信息，然后利用这些信息杀死这些宿主。”
西尔普说，他被吸引到她的实验室进行研究，是因为巴斯勒对细菌传播的研究。他说，“交流似乎是一种进化的特征。听说细菌可以做到这一点真的很让人兴奋——这是她的发现，你认为的这种原始生物其实是可以交流的。病毒甚至比细菌更简单。比如我研究的病毒，只有70个左右的基因。使用这些基因中的一个来监测群体感应是非常值得注意的。交流显然不是高等生物独有的。”
一旦Silpe确认了VP882在窃听细菌之间的通讯，他就开始试图给它提供错误的信息，以便诱导病毒激活杀伤指令——从而将窃听病毒变成细菌杀手。
VP882不是第一个用于抗菌治疗的病毒。捕食细菌的病毒被称为“噬菌体”，“噬菌体疗法”——利用噬菌体靶向治疗细菌性疾病——是一种已知的医学策略。而VP882是第一次利用窃听来了解目标将其杀死，这使得Silpe在沙门氏菌等致病菌的实验中首次使用了跨生物通讯的噬菌体疗法。
此外，病毒VP882具有作为治疗工具的巨大潜力，因为它不是典型的病毒。大多数病毒只能感染某些类型的细胞。比如流感病毒只感染肺细胞；艾滋病毒只感染特定的免疫系统细胞。但VP882“宿主范围特别广”。到目前为止，Silpe只在三种不相关的细菌中进行过测试——霍乱弧菌、沙门氏菌和大肠杆菌。这三种细菌独立进化了上亿年，所以如果它们都对这种细菌杀手敏感，就意味着更多的细菌会如此。
巴斯勒把这一发现归功于西尔普。在霍乱弧菌中发现了一种新的群体感应基因后，他选择在基因组数据库中搜索这种基因。除了发现一些相关的细菌菌株，只有一种病毒也有这种群体感应基因。Bassler想知道这是否可能是一个无意义的数据噪音，但Silpe想获得这种病毒的样本并进行实验。
她说，“他太热情了，我想，‘不管怎样，给这个孩子一些支持吧。’如果这个方法不能很快奏效，我们可以继续研究其他的方法。他的想法很疯狂，因为没有证据表明病毒窃听了宿主细菌的信息，决定是留在宿主细菌体内还是杀死它们。但这个实验室是基于一些疯狂的想法，就像细菌之间的交流一样，我们也在某种程度上以此为生。当然，这就是科学之美，普林斯顿大学的科学之美：你有足够的资源去验证这些想法，看看它们是不是真的。这一次，这不仅是真的，而且是一个重大发现。"
参考资料：
Justin Silpe等，宿主产生的群体感应自动诱导剂控制噬菌体裂解-溶源决定。单元格，2018，doi:10.1016/
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