进入你肠道中隐藏的病毒王国

　　

　　你可能听说过微生物群——成群的细菌和其他微小的生命形式生活在我们的肠道里。事实证明，这些细菌体内和周围都存在病毒——这对它们和我们都有重要影响。

　　来看看噬菌体吧。

　　在人类的消化系统中，有数十亿甚至数万亿个这样的病毒，它们被称为噬菌体(希腊语中的“噬菌者”)，或者它们的朋友称之为“噬菌体”。科罗拉多大学安舒茨医学院的细菌学家布雷克·杜尔科普(Breck Duerkop)说，噬菌体科学最近突飞猛进，研究人员正在努力掌握它们巨大的多样性。研究人员怀疑，如果医生能够利用或瞄准正确的噬菌体，他们可能能够改善人类的健康。

　　斯坦福大学医学院(Stanford Medicine)的传染病医生和研究员保罗·博利基(Paul Bollyky)说:“事实将证明，噬菌体既有好的，也有坏的。”但到目前为止，还不清楚有多少噬菌体占据肠道——可能每个细菌细胞一个，或者更少。还有一些细菌含有噬菌体基因，但不活跃地产生病毒;细菌只是与噬菌体DNA一起生活在它们的基因组中。

　　还有很多噬菌体尚未被发现;科学家称它们为噬菌体中的“暗物质”。目前噬菌体研究的很大一部分是识别这些病毒和它们的宿主细菌。肠道噬菌体数据库包含超过14万个噬菌体，但这肯定是低估了。爱尔兰科克大学的微生物学家科林·希尔说:“它们的种类非常多。”

　　科学家们通过筛选从人类粪便样本中剔除的基因序列来发现噬菌体。研究人员在那里发现了最常见的肠道噬菌体群，称为crAssphage。(别再胡思乱想了——它们的名字来源于“交叉组装”技术，这种技术把它们的基因从混杂的基因中提取出来。)在最近的一项研究中，希尔和他的同事详细描述了一种灯泡形状的噬菌体，它有一个20边的身体和一个将DNA注入宿主细菌的茎。

　　目前尚不清楚噬菌体是否会对人类健康产生影响，但考虑到它们会感染最常见的肠道细菌类群之一——拟杆菌，希尔不会对它们产生影响感到惊讶。其他常见的类群，也会感染拟杆菌，包括Gubaphage(肠道拟杆菌噬菌体)和LoVEphage(大量病毒遗传元素)。

　　噬菌体因人而异。正如希尔及其同事在《2023年微生物学年度回顾》中所描述的那样，它们也会根据年龄、性别、饮食和生活方式而变化。

　　虽然噬菌体会感染细菌，有时会杀死细菌，但两者之间的关系要比这复杂得多。“我们过去认为噬菌体和细菌在战斗，”希尔说，“但现在我们知道它们实际上是在跳舞;他们的合作伙伴。”

　　噬菌体可以通过引入新的基因来使细菌受益。当噬菌体粒子在被感染的细菌内组装时，它有时会把细菌基因和自己的遗传物质一起塞进蛋白质外壳。随后，它将这些基因注入到一个新的宿主中，这些偶然转移的基因可能会有所帮助，Duerkop说。它们可能提供对抗生素的抗性或消化新物质的能力。

　　希尔说，噬菌体通过不断地紧追不舍来保持细菌种群的和谐。拟杆菌可以在它们的外表面呈现出多达12种类型的含糖外衣。不同的皮毛有不同的优势:比如说，躲避免疫系统，或者占据消化系统的不同角落。但希尔说，当噬菌体存在时，拟杆菌必须不断改变外壳，以逃避识别这种或那种外壳的噬菌体。结果:在任何给定的时间，都有具有不同外壳类型的拟杆菌存在，使种群作为一个整体占据各种生态位或应对新的挑战。

　　噬菌体还能防止细菌数量失控。肠道是一个生态系统，就像森林，噬菌体是细菌的捕食者，就像狼是鹿的捕食者。肠道需要噬菌体，就像森林需要狼一样。当这些捕食者-猎物关系被改变时，疾病就会产生。研究人员已经观察到炎症性肠综合征(IBS)、肠易激病和结肠直肠癌中噬菌体的变化——例如，IBS患者的病毒生态系统通常多样性较低。

　　人们试图通过饮食来重新平衡肠道微生物群，或者在极端的医学案例中，通过粪便移植。希尔说，对付噬菌体可能会提供一种更精细的方法。作为一个恰当的例子，科学家们正在寻找可以用于治疗感染引起溃疡的细菌的噬菌体。

　　感谢数以万亿计的噬菌体管理着你的肠道生态系统。希尔认为，如果没有它们，几种细菌可能很快就会占据主导地位——可能会让你无法消化某些食物，容易产生气体和腹胀。

　　野生而奇妙的噬菌体是细菌和人类的舞伴。

　　Knowable杂志是《年度评论》的独立新闻机构。

　　

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