病毒史記--噬菌體的發現

大家好，我是神經科學專業的在讀博士生。這兩周會發兩篇生物方面的文章：《病毒史記——噬菌體的發現》和《病毒史記——Delbrück大帝》。

非原創聲明：這兩篇文章都是我的一個好朋友寫的。他目前是微軟某部門一隻大程序猿，因為我寫科普的號召在工作之餘因為熱愛和興趣寫了幾篇分子生物學的科普，後來因為個人原因暫時擱置。而前幾篇中我覺得這兩篇寫的很好，僅發在一堆程序猿的朋友圈可能沒有價值最大化，所以秉著傳播受益的態度加之他不玩知乎，所以我代他發表在乾貨滿滿（日常求稿）的生物科普專欄哈哈。如果大家有問題或是評論，我會轉發給他。希望能對大家有所幫助！

噬菌體是這個星球上數量最多，種類最多，分布最廣的一種細菌病毒。它們統治的世界版圖可能比習大，普京，川普三個老大統治的版圖加起來還要大的多。它和細菌相愛相殺，共同譜寫了跨越幾十億年的輝煌的單細胞生物進化的偉大愛情。先放一張示意圖看它長什麼樣子。

上圖就是噬菌體（略有一些…猥瑣），它的基本結構是一個蛋白質的外殼包裹著一條核酸，它正在把自己的遺傳物質（核酸）注入到細菌裡面，以便利用細菌的生命機器拚命複製自己，最後把細菌的資源耗盡釋放出無數個自己的子孫。

【初遇】

具有傳奇色彩的科學家Ernest Hanbury Hankin在研究印度的霍亂髮生時候發現了一個有趣的現象，恆河裡的水能夠治療霍亂，Ernest 采了恆河的水樣，反覆試驗，發現這個過程是可以重複的。他用當時最好的過濾裝置（能夠過濾掉大部分細菌）對這些水樣進行過濾，發現這些水樣的對抗霍亂的效應不能被過濾掉，Ernest發表了自己的發現，他認為恆河的水裡有對抗霍亂弧菌的物質，並且這些物質不能夠被過濾掉，這被認為是噬菌體和人類的第一次接觸。

【懷疑】

1915年，擔任Brown Institute for Animals 所長的FrederickW.Twort和他的弟弟多年來都在試圖尋找牛痘病毒（vaccinavirus）的變異株，這種變異株可以在活細胞外複製（事實上這根本是徒勞，是不可能的）。他把天花病毒接種到一個瓊脂培養基上。雖然沒有看到天發病毒的複製，但是細菌污染物卻在培養基上長得很快。Frederick繼續培養並注意到，一些細菌菌落顯示出透明的樣子。他被這種現象吸引，他把這些透明的菌落挑到另外一塊乾淨的培養基上，發現這些細菌也沒有再長出菌落。這時他已經把天花病毒忘到了九霄雲外，他被這種奇妙的現象深深吸引，他接著用透明化的菌落去接種到正常菌落上，發現這些透明化的菌落能夠殺死正常的菌落，即把正常菌落透明化，他把這種透明化的菌落用一個過濾器過濾，稀釋到100萬倍，但是這些物質仍然能夠殺死正常的菌落，把正常菌落透明化。特沃特發表了一篇描述這種現象的短文，認為對他所觀察的結果的解釋是存在一種酶，能夠殺死細菌，殺死細菌後還會產生這種酶。雖然Frederick不願意承認這是一種新生物，但是他的工作鑒定出了噬菌體的所有特性，但是他的工作很快被第一次世界大戰中斷，沒有繼續下去。

【相識】

加拿大籍的微生物學家Felix d』Herelle 在1915年時時正在巴黎的巴斯德研究所工作，法國的一個騎兵中隊被一場嚴重的志賀菌感染引發的痢疾造成了毀滅性的打擊。Felix d』Herelle對患者的糞便進行過濾，很快從過濾的乳狀液中分離志賀菌，並加以培養。德赫雷爾偶然觀察到清楚的圓點，上面沒有長出任何細菌。他把這些東西稱為plaques。Felix跟蹤觀察一名患者的整個感染過程，希望看到plaques何時出現。他發現患者的病情在感染後的第四天開始好轉。Felix在1917年三月發表文章，他比Frederick更肯定他發現了一種新生物，這種生物能夠感染和殺死細菌。

這三個人的工作開始讓這種細菌病毒噬菌體進入人類的視野，噬菌體的發現為後來遺傳學和分子生物學的發展準備了一個完美的模式生物，它讓很多科學家以它作為模式生物獲得了分子生物學上的重要發現，並且獲得了諾貝爾獎[1]。雖然這幾位發現噬菌體的過程有點狗血：Ernest 是一個多才多藝的大俠一樣科學家，他發現了噬菌體的「存在」，但沒有深入追蹤噬菌體對抗細菌的完整感染過程；Frederick發現了噬菌體的完整感染過程，但是他並不相信他是一個新的生物，而認為這是一個酶，直到Felix d』Herelle才肯定了噬菌體是一個新的生物。 但是正是他們偶然的好奇心，Ernest當時拯救了很多印度的普通民眾，也讓這個對人類來說最重要的病毒走進了科學的視野。

#參考資料#

[1]如研究λ噬菌體的限制與修飾現象的本質而獲得諾貝爾獎的Werner Arber。

Werner Arber - Wikipedia

Werner Arber有關限制性核酸內切酶的發現

[2] Mark Ptashne.基因開關（第一版）.化學工業出版社. (2006)

[3]Horace Freeland Judso.創世紀的第八天.（第一版）.上海科學技術出版社. (2005)