携带细菌中通常发现的许多基因

  科学家发现了数百种异常大的,能杀死细菌的病毒,它们通常具有与生物体相关的功能,从而模糊了生物体与病毒机器之间的界线。

  这些噬菌体-噬菌体的缩写,所谓的“噬菌体”是因为它们“吞噬”细菌-具有一定的大小和复杂性,被认为是生命的典型特征,携带细菌中通常发现的许多基因,并将这些基因用于细菌宿主。

  加州大学伯克利分校的研究人员及其合作者通过搜寻庞大的DNA数据库来发现这些巨大的噬菌体,这些数据库是从近30种不同的地球环境中产生的,这些DNA从早产儿和孕妇的胆量到藏族温泉(南非)生物反应器,病房,海洋,湖泊和深层地下。

  他们总共确定了351种不同的巨大噬菌体,它们的基因组比捕食单细胞细菌的病毒的平均基因组大四倍或更多倍。

  其中有迄今为止最大的噬菌体:其基因组长735,000个碱基对,比平均噬菌体大近15倍。这个最大的已知噬菌体基因组比许多细菌的基因组大得多。

  加州大学伯克利分校地球与行星科学教授吉尔班菲尔德(Jill Banfield)说:“我们正在探索地球的微生物群,有时会出现意想不到的事情。这些细菌病毒是生物学,复制实体的一部分,对此我们鲜为人知。”研究人员是环境科学,政策和管理学院的研究人员,也是有关该发现的论文的高级作者,该论文发表于2月12日的《自然》杂志上。“一方面,这些巨大的噬菌体弥合了无生命的噬菌体与细菌和古细菌之间的鸿沟。似乎存在着成功的生存策略,这些策略是我们认为是传统病毒和传统活生物体之间的杂交体。”

  具有讽刺意味的是,在这些巨大的噬菌体所环绕的DNA中,是细菌用来对抗病毒的CRISPR系统的一部分。一旦这些噬菌体将其DNA注入细菌中,病毒CRISPR系统就会增强宿主细菌的CRISPR系统,可能主要针对其他病毒。

  加州大学伯克利分校的研究生巴塞姆阿尔沙耶布说:“这些噬菌体如何重新利用我们认为是细菌或古细菌的系统,以使其自身受益于它们的竞争,促进这些病毒之间的战斗,这令人着迷。”Al-Shayeb和研究助理Rohan Sachdeva是《自然》杂志的共同第一作者。

  巨大的噬菌体之一还能够制造类似于Cas9蛋白质的蛋白质,该蛋白质是革命性工具CRISPR-Cas9的一部分,该工具由UC Berkeley的Jennifer Doudna和她的欧洲同事Emmanuelle Charpentier进行了基因编辑。研究小组将这种微小的蛋白质称为Cas,因为希腊字母或phi通常被用来表示噬菌体。

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