十九世紀末，荷蘭的茶葉種植園出現(xiàn)了狀況抚恒，原本茁壯成長的煙草不知道患上了什么怪病，葉子出現(xiàn)黃綠相間花斑络拌，并且扭曲變形俭驮，煙草生長緩慢大量減產(chǎn)。整個煙草行業(yè)大受打擊春贸，煙草種植者們苦不堪言混萝，只能向農(nóng)業(yè)學家求助遗遵。
德國農(nóng)業(yè)化學家阿道夫·邁耶（Adolph Mayer）接下了這個重擔。他先是仔細考察了種植園中溫度逸嘀、陽光和土壤的狀況车要，但并沒有發(fā)現(xiàn)什么異常的地方。接下來崭倘，聰明的阿道夫設計了一個實驗翼岁，他把生病植株的葉片搗碎，把汁液接種到健康植株的葉片上绳姨，而這些健康的植株沒過多久登澜，也患上了同樣的疾病。于是飘庄，他確定了這種疾病具有傳染性脑蠕，并把它命名為煙草花葉病。不過跪削，他還是沒有搞清楚煙草花葉病的真正病因谴仙。
大約在1898年前后，另一個荷蘭微生物學家馬丁努斯·貝杰林克（Martinus Beijerinck）繼續(xù)了煙草花葉病的研究碾盐，因為他從事煙草種植業(yè)的父親因為這個病而破產(chǎn)晃跺。通過前人的研究和自己的發(fā)現(xiàn)，貝杰林克認為導致煙草生病的東西是一種比細菌還要小的未知物質(zhì)毫玖。他選擇一種陶瓷濾片來過濾生病植物葉片的汁液掀虎，并將過濾后的汁液接種到健康的植株上，這些煙草毫不意外的生病了付枫。貝杰林克在被傳染的煙草上重復了試驗烹玉，結(jié)論是這些被感染的煙草還能繼續(xù)感染其他健康的植株。
在那個科學技術沒有蓬勃發(fā)展的年代阐滩，貝杰林克當然沒有辦法搞清楚這些比細菌還要小的東西到底是什么二打。不過他還是給這些他稱之為："不是動物，不是植物掂榔，不是真菌继效，也不是細菌"的東西起了個名字：病毒（virus）。
今天我們對微生物的了解已經(jīng)深入許多装获，它們的"長相"和"身材"也都備了案瑞信。細菌的形狀多種多樣，大小一般在0.5微米到5微米之間饱溢，1微米是一米的一百萬分之一喧伞，而人的頭發(fā)大約是50－90微米。而典型的病毒多為球形绩郎，直徑只有20－30納米潘鲫，也就是0.02－0.03微米，遠小于細菌肋杖。貝杰林克所使用特制的陶瓷片作為濾器溉仑，這種陶瓷片里的孔徑很小，據(jù)估計應該在0.2－0.4微米状植。所以病毒不會被陶瓷片過濾掉浊竟，所以在相當長一段時間里，病毒也被稱為濾過性病毒津畸。
隨著對病毒越來越深刻的了解振定，科學家發(fā)個頭小并不是病毒最主要的特征。實際上肉拓，與細菌等其他微生物相比后频，病毒最不一樣的地方在于它們不能夠獨立地完成"生命"周期，也就是說獨立的病毒其實不具備生命的特性暖途。
所以病毒算不上是嚴格意義上的生命卑惜，它們只能寄生在宿主細胞內(nèi)。病毒的基因組僅含有一種核酸驻售，要么是RNA露久，要么是DNA。病毒的基因組所編碼的蛋白質(zhì)種類也非常有限欺栗，一般也十幾種毫痕，主要包括組成病毒顆粒的蛋白和負責病毒基因復制的蛋白，而蛋白質(zhì)翻譯和物質(zhì)能量代謝等過程都需要借助宿主細胞來完成迟几。所以病毒沒有辦法獨立生活消请，但是獨立的病毒也有"死和活"的概念，只有結(jié)構完整的病毒顆粒才具有感染宿主細胞的能力瘤旨。
相比病毒而言梯啤，細胞體積要大得多，成分和結(jié)構也更為復雜存哲。后者同時含有DNA和RNA兩種核酸因宇，基因組編碼信息量大，能夠自主進行物質(zhì)能量代謝和蛋白質(zhì)合成祟偷，而且具有增殖的能力或潛力察滑。所以，所有真核細胞和原核細胞修肠，無論是單細胞的還是多細胞的贺辰，都和病毒劃清了界限。科學家往往通過上述特征饲化，來區(qū)分病毒和細胞生命體（但關于病毒到底是不是生命莽鸭，科學家們也沒有達成共識）。
做了這么多鋪墊吃靠，現(xiàn)在回到我們的主題上面來硫眨，研究者所謂的病毒免疫系統(tǒng)是什么東西呢？類似于人體的免疫系統(tǒng)巢块，它其實就是病毒來抵抗其他病毒感染自己的一套防御系統(tǒng)礁阁。
什么？族奢！病毒還能感染病毒姥闭！
是的，你沒有看錯越走，科學家們確實找到了一種能夠感染病毒的病毒棚品，但是被感染的這個病毒卻不是普通的病毒，它叫米米病毒（Mimivirus）弥姻。
Mimivirus首次發(fā)現(xiàn)于1992年南片，由于體積大到可以直接在光學顯微鏡下看到，當時科學家們以為這是一種新的細菌庭敦，所以還用鑒定細菌的革蘭染色法把它們?nèi)玖艘幌绿劢Y(jié)果是陽性。直到2003年秧廉，科學家們進一步研究了這個家伙伞广，然后認為它不是細菌，而是病毒疼电，于是直接命名為Mimivirus（mimi：mimicking microbe嚼锄，酷似細菌），所以直接翻譯就是酷似細菌的病毒蔽豺，還真是夠直接的区丑。
然而，Mimivirus的發(fā)現(xiàn)卻不是一件普通的事情修陡，它徹底刷新了人們對于病毒的認識沧侥，原因在于，它太大了魄鸦。（本文不會進一步討論大病毒宴杀，但其實隨后不久科學家們又發(fā)現(xiàn)了好幾種比Mimivirus更大的病毒）
Mimivirus的直徑大約在0.4-0.5微米，它的直徑比脊髓灰質(zhì)炎病毒（直徑約為0.02-0.03微米）大幾十倍拾因，幾乎不能通過細菌濾器旺罢，所以這種寄生物放在過去旷余，肯定是不會被歸入病毒范疇的。
Mimivirus之大不僅體現(xiàn)在體積上扁达，它的基因組含有近120萬個堿基對正卧，相比之下，脊髓灰質(zhì)炎病毒僅含有約7500個堿基對罩驻∷胨郑科學家對其基因組序列分析后發(fā)現(xiàn)护赊，這種病毒大約編碼將近1000個基因惠遏，是一般病毒的幾十倍到上百倍，而且其中相當一部分從來沒有在已知的病毒中發(fā)現(xiàn)過骏啰。更讓科學家驚訝的是节吮，這種病毒竟然自己編碼了涉及基因組DNA修復和蛋白質(zhì)翻譯功能的部分基因，而這些功能一直以來都被認為僅存在于細胞生命體中判耕。不過透绩，由于Mimivirus沒有編碼核糖體相關蛋白，所以它仍然需要借助宿主細胞的翻譯系統(tǒng)才能完成自己蛋白質(zhì)的翻譯壁熄。換句話說就是帚豪，Mimivirus還是必須在細胞宿主內(nèi)才能夠"生活"，它在一定程度上仍然符合經(jīng)典病毒的特征草丧。
在正式將Mimivirus劃入病毒五年之后狸臣，科學家們發(fā)現(xiàn)了能夠感染mMimivirus的病毒，病毒學家們暈倒了一大片昌执。
是這樣的烛亦，Mimivirus感染的宿主是阿米巴原蟲，于是有一隊科學家想用阿米巴來找到更多的大病毒懂拾，于是他們把一種稱為多食棘阿米巴（Acanthamoeba polyphaga）放進從巴黎一個冷卻塔打來的水里煤禽，他們真還找到了一種新的大病毒，而且它還更大一些岖赋，于是這群富有童心的科學家們把它命名為了mMamavirus（媽媽病毒）檬果。為什么要在冷卻塔里來找呢，因為1992年第一個mMimivirus就是在英國的一個冷卻塔里找到的唐断。
米米媽媽這類大病毒在感染阿米巴原蟲后选脊，會在阿米巴內(nèi)制造一個稱為"大病毒工廠"（giant viral factory）的結(jié)構來制造新的病毒后代，科學家們在用電子顯微鏡觀察Mamavirus的時候栗涂，在大病毒工廠內(nèi)又發(fā)現(xiàn)了另一種新病毒知牌。
病毒共同感染的情況并不少見，而且科學家們還發(fā)現(xiàn)過一些稱之為衛(wèi)星病毒的家伙斤程，這是一類缺陷病毒角寸，它們單獨感染宿主細胞時不能復制擴增菩混，需要另一種病毒的輔助才行，比如丁型肝炎病毒（HDV）在擴增的時候需要乙型肝炎病毒（HBV）來提供包膜扁藕。不過這類衛(wèi)星病毒并不會對相伴的病毒造成傷害沮峡。
而這個新病毒就不一樣了，它與Mamavirus共同感染一個阿米巴原蟲后亿柑，會進入"大病毒工廠"邢疙，并將里面的"機器"搶奪過來，用于"生產(chǎn)"自己的子孫后代望薄。這樣一來疟游，Mamavirus的"生產(chǎn)"就受到了極大地影響，不但減產(chǎn)痕支，而且后代往往還帶有缺陷颁虐。
所以，科學家們認為這種新病毒更像是Mamavirus的"寄生蟲"卧须，它感染Mamavirus的過程類似于病毒感染宿主細胞另绩。我們都知道感染細菌的病毒叫噬菌體，所以這群科學家們首創(chuàng)性地把這種病毒叫作"噬病毒體"花嘶。由于這種新病毒也類似于是Mamavirus的衛(wèi)星病毒笋籽，他們又拿人類第一顆衛(wèi)星的名字給這個病毒命了名——Sputnik。
Sputnik的大小與經(jīng)典的病毒差不多椭员，直徑約為50納米车海，基因組只含有21個基因。在這21個基因中拆撼，有13個基因與已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的病毒基因具有相似性容劳，而有三個基因卻與 Mamavirus的基因相似。這可能是Sputnik在"大病毒工廠"中制造自己后代的時候從宿主那里掠奪來的基因闸度，而當Sputnik感染其他大病毒的時候竭贩，還有可能將這些基因"送給"新宿主。這種基因在不同大病毒個體之間傳遞的過程被稱為基因的水平轉(zhuǎn)移莺禁，而噬病毒體便是基因的搬運工留量。基因水平轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象在自然界中廣泛存在哟冬，在高等生物中也會發(fā)生楼熄，這也是自然界生物進化的重要推動力，而推手便是各種各樣的病毒浩峡。
病毒需要感染宿主細胞才能夠復制擴增可岂，而宿主也進化出了抵抗病毒的系統(tǒng)來保護自己。在高等動物體內(nèi)翰灾，存在復雜而完善的免疫系統(tǒng)來抵抗各種病原體的入侵缕粹，而近年來科學家在細菌中也發(fā)現(xiàn)了抵抗病毒入侵的免疫系統(tǒng)稚茅，這個名為CRISPR／Cas 的免疫系統(tǒng)在經(jīng)過改造之后還可以被用于編輯真核細胞的基因組，近年來被生物學家們競相追捧平斩。
CRISPR/Cas的工作原理不是很復雜亚享，當病毒感染細菌之后，細菌會把病毒的基因組序列的片段插入自己的基因組里绘面，這樣病毒的"模樣"就被記錄下來了欺税，細菌存放入侵病毒序列的基因區(qū)域呈現(xiàn)出"規(guī)律間隔成簇短回文重復序列"（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR)，這便是CRISPR。如果下次再有同樣的病毒來的時候，細菌便會調(diào)動這些之前插入進來的片段，讓它們帶著一個能夠切割病毒基因組的核酸酶去"殺死"病毒，這個酶便是Cas蛋白没讲。
受到CRISPR／Cas的啟示，科學家們認為大病毒應該也會有防御噬病毒體感染的免疫系統(tǒng)捍壤。在2014年的時候续誉，一種感染Mimivirus的新噬病毒體被發(fā)現(xiàn)了，它的名字叫Zamilon扛吞，它的發(fā)現(xiàn)使得科學家們的猜測得以驗證呻惕。
科學家們發(fā)現(xiàn)有一些Mimivirus可以抵御Zamilon的入侵，經(jīng)過復雜的分析和實驗滥比，科學家們在這些Mimivirus的基因組內(nèi)真的發(fā)現(xiàn)了Zamilon的基因片段亚脆。如果在這些Mimivirus的基因組上清除這個片段所在的基因，Mimivirus便失去了抵御Zamilon的能力盲泛。在這個基因的附近濒持，科學家們還找到了類似細菌Cas蛋白的核酸酶，這表明Mimivirus的免疫系統(tǒng)作用的原理應該和細菌的CIRSPR／Cas差不多寺滚。也就是說柑营，大病毒會將感染它的噬病毒體的基因片段插入到自己的基因組里，如果下次再有同樣的入侵者來的時候村视，這些基因片段會將核酸酶引導到入侵者的基因組上官套，核酸酶會將噬病毒體的基因組切斷，從而阻止它進一步復制擴增蚁孔。Mimivirus中發(fā)現(xiàn)的免疫系統(tǒng)也有自己的名字：MIMIVIRE（mimivirus virophage resistance element奶赔，米米病毒噬病毒體抵抗元件）。
關于病毒是不是生命的問題杠氢，科學家們還沒有共識站刑，而大病毒的發(fā)現(xiàn)無疑進一步拉近了生命和非生命的距離。在噬病毒體Sputnik發(fā)現(xiàn)的時候鼻百，有記者在著名的《自然》雜志上發(fā)表了一則新聞評論：《噬病毒體的發(fā)現(xiàn)表明病毒是活的》绞旅。不知道這個記者在看到MIMIVIRE的時候是不是會拍拍大腿质况，跳起來說："看！病毒真是活的玻靡！"
參考文獻：
Levasseur A, Bekliz M, Chabrière E, Pontarotti P, La Scola B & Raoult D. MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage. Nature, Published online 29 February 2016
La Scola, B et al. A giant virus in amoebae. Science 2003; 299:2033
Pearson H. 'Virophage' suggests viruses are alive. Nature 2008; 454:677
Seed KD, Lazinski DW, Calderwood SB & Camilli A. A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innateimmunity. Nature 2013; 494:489-491
La Scola, B et al. The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus. Nature 2008; 455:100-104
