科學家首次發(fā)現(xiàn)專吃病毒生物是什么_病毒和細菌的區(qū)別

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科學家首次發(fā)現(xiàn)專吃病毒生物是什么?

頂級“捕食者”——病毒，也遇上對手了!

科學家們發(fā)現(xiàn)了第一種專以病毒為食的生物，目前該研究已登上PNAS。

研究團隊表示，這個驚人的發(fā)現(xiàn)不僅可能會改變?nèi)藗兗扔姓J知的生態(tài)模型，甚至還會影響人們對全球碳循環(huán)的看法。

至于是怎么發(fā)現(xiàn)這類生物的，還要歸功到研究人員對“平衡”的執(zhí)著追求。

在以往，人們通常都把病毒當作導致機體發(fā)生病變的“病原體”，但它們總該有什么“天敵”吧。

論文一作John DeLong也這樣講道：

病毒主要由核酸，大量的氮和磷組成，沒有生物“吃”它們這不合理。

為了驗證這個猜想，他們經(jīng)過3年的研究，收集了池塘水樣本并觀察各種微生物種群規(guī)模，終于發(fā)現(xiàn)了一種特殊的以病毒為食的微生物——Halteria。

具體是如何發(fā)現(xiàn)的，一起來看～

第一種主動食用病毒的生物

由于病毒可以說無處不在，許多生物在進食時不可避免地會把病毒一起吞下去。

但本次研究想要確認的是：是否有生物會去主動吞噬病毒?

從理論上講，病毒中包含的核酸、大量的氮和磷，是能作為微生物的營養(yǎng)成分使用的。

為此，研究人員去附近的池塘采集了水樣，回到實驗室分離出不同微生物，然后加入了大量的氯病毒——一種廣泛存在于淡水中的綠藻病毒。

接下來幾天，他們跟蹤了氯病毒和其它微生物的種群規(guī)模，觀察后者是否在消化掉前者。

△顯微鏡下的氯病毒顆粒

結果顯示，他們觀測到一種名為Halteria的微生物在瘋狂吞食病毒并茁壯成長：

在不含有其它食物來源的水樣本中，Halteria的數(shù)量在兩天內(nèi)增加了15倍，而氯病毒的含量下降到了原來的百分之一。

與之形成對比的是，在沒有病毒的對照組中，Halteria的數(shù)量并沒有增加。

在后續(xù)實驗中，研究者還用綠色熒光染料標記了氯病毒DNA，結果發(fā)現(xiàn)Halteria的液泡(微生物的胃)很快開始發(fā)出綠色的光，這也進一步證實了Halteria確實在不斷消耗病毒。

這種會主動進食病毒的微生物“Halteria”是一種常見的原生生物屬，以其毛發(fā)狀纖毛推動其在水中飛行而聞名，是纖毛蟲的一種。

研究者在論文中也提到，Halteria是第一種已知的主動進食病毒的生物，但不太可能是唯一一種，該團隊還把這類生物統(tǒng)一命名為“virovore”。

在室內(nèi)的實驗完成后，他們后續(xù)會繼續(xù)探索這一現(xiàn)象在野外發(fā)生的證據(jù)。

改變當前的生態(tài)系統(tǒng)模型

發(fā)現(xiàn)了這樣一種專門以病毒為食的生物，然后呢?

在談有什么用之前，我們先梳理一下Halteria這類生物在整個生態(tài)系統(tǒng)中的運作原理。

在當前的生態(tài)模型中，存在著一種“病毒分流”的假說。

所謂分流，就是病毒會感染部分細菌，使它們的數(shù)量減少，進而降低細菌在微生物環(huán)中的能量物質(zhì)傳輸。

換句話說，就是病毒會阻礙細菌中的能量和物質(zhì)走向上游食物鏈。

△圖源：中研院

但現(xiàn)在，Halteria的出現(xiàn)，打破了這一平衡，它專門以病毒為食，并且屬于原生生物，會被其他浮游生物所消耗。

這樣一來，在水生食物鏈中，原生動物獲得物質(zhì)與能量的途徑有三個：

通過捕食食物鏈中的浮游植物;

微生物環(huán)中的細菌;

直接“食用”病毒。

換句話講，病毒并不完全會阻礙細菌中的能量和物質(zhì)走向上游食物鏈。反而它還會被原生動物食用，進而能量和物質(zhì)繼續(xù)在上游食物鏈中流動。

那再進一步來說，“病毒分流”的假說自然也就不再適用了。

更重要的是，Halteria種群的存在，可能還會使當前的食物網(wǎng)和生態(tài)系統(tǒng)模型發(fā)生相應的變化，因為在這之前它并不會涉及到病毒和其消費者之間的營養(yǎng)及能量聯(lián)系。

除此之外，Halteria的存在也不僅僅止于改變當前的生態(tài)系統(tǒng)模型。

論文作者DeLong還表示如果Halteria“食用”病毒在大規(guī)模范圍發(fā)生，會徹底改變?nèi)藗儗θ蛱佳h(huán)的看法：

在實驗中，每個Halteria食用一萬至百萬個病毒，那一個池塘中的Halteria則會使用百萬億以上的病毒，

如果粗略估計一下有多少病毒，有多少纖毛蟲，有多少水，就會得出有多少能量向食物鏈上游運動。

值得一提的是，還有網(wǎng)友表示，既然存在可以食用病毒的生物，那是不是預示著會有一種新技術的出現(xiàn)，用來消除人體內(nèi)的病毒。

不過，病毒的進化速度是遠遠超過Halteria這類真核生物的，能否用于治療病毒感染還未可知。

吃病毒的細胞叫什么?

吞噬細胞是體內(nèi)具有防衛(wèi)功能的細胞，主要包括大吞噬細胞和小吞噬細胞，均屬于白細胞，可通過吞噬進入人體的細菌、異物，以及身體壞死和凋亡的細胞，維持身體的正常生理功能。

大吞噬細胞主要包括血液中的單核細胞，以及單核-吞噬細胞系統(tǒng)中游走、固定的巨噬細胞，小吞噬細胞主要為血液中的中性粒細胞。當機體發(fā)生細菌感染時，中性粒細胞受到炎癥因子趨化，會聚集在感染部位釋放殺菌顆粒酶，將侵入機體的細菌殺滅，同時可清理病毒等微生物的殘余物質(zhì)，此過程稱為中性粒細胞的吞噬作用，對人體的抗感染具有重要意義。此外，吞噬細胞可以將侵襲人體的病毒等微生物信息，傳遞至其他免疫細胞，并產(chǎn)生抗體，抗體與微生物結合使其失去致病能力，而單核-巨噬細胞系統(tǒng)中的巨噬細胞可以通過胞吞作用吞噬抗體與微生物結合后的復合物，并將其殺滅分解。

吞噬細胞對人體的免疫調(diào)控、免疫監(jiān)控和免疫耐受過程，都具有重要調(diào)節(jié)作用。若免疫功能不全，致吞噬細胞功能減弱，可能會增加人體遭受細菌、病毒等微生物感染的風險。

病毒和細菌的區(qū)別

細菌和病毒的區(qū)別在于，細菌屬于原核生物，病毒是沒有細胞結構的特殊微生物，兩者在結構、大小、繁殖方式、化驗、治療等方面均存在差異。

1.結構:細菌是由完整細胞結構的原核生物。病毒中心結構為遺傳物質(zhì)DNA或RNA，外部為蛋白質(zhì)衣殼。

2.大小:一般細菌比病毒體積大，細菌以微米測量。病毒以納米或毫微米測量。

3.繁殖方式:細菌一般以二分裂的方式繁殖。病毒以復制的方式繁殖。

4.化驗:細菌感染后，血常規(guī)一般白細胞和中性粒細胞升高，并且血沉和C反應蛋白升高。病毒感染后，一般白細胞計數(shù)降低，淋巴細胞計數(shù)升高。

5.治療:細菌感染后可以根據(jù)藥敏實驗選擇敏感抗生素，如頭孢呋辛等頭孢菌素類抗生素、阿奇霉素等大環(huán)脂類抗生素、左氧氟沙星等喹諾酮類抗生素等。病毒感染后要用抗病毒藥物，如恩替卡韋、阿昔洛韋等治療。

細菌和病毒是完全不同的兩種微生物，感染后患者應該及時就診，對因治療，以免耽誤病情。