名声不好。他们负责 和一个长长的疾病清单自古以来一直困扰着人类。他们有什么值得庆祝的吗？
许多像我这样的生物学家相信至少对于一种特定类型– 即，噬菌体，或感染细菌的病毒。当这些病毒的 DNA 被细胞捕获时，它可能包含使该细胞能够执行新技巧的指令。
细菌病毒的强大威力
噬菌体（简称噬菌体）可以控制陆地和海洋的细菌数量。他们杀了每天有多达 40% 的海洋细菌，帮助控制细菌大量繁殖和有机物的重新分配。
它们选择性杀死细菌的能力也让医生们兴奋不已。天然和工程噬菌体已成功用于治疗细菌感染对抗生素没有反应。这个过程，称为噬菌体疗法，可以帮助战斗抗生素耐药性。
最近的研究指出了噬菌体的另一个重要功能：它们可能是大自然的终极基因修补者，能够制造出新的基因，细胞可以通过重组这些基因来获得新的功能。
噬菌体是地球上最丰富的生命形式，无数的数字——即一个 1 后面有 31 个零——漂浮在世界各地随时。
与所有病毒一样，噬菌体也具有高复制率和突变率，这意味着它们每次繁殖时都会形成许多具有不同特征的变体。
大多数噬菌体具有称为衣壳的刚性外壳里面充满了他们的遗传物质。在许多情况下，外壳的空间比噬菌体存储其复制所必需的 DNA 所需的空间还要大。
这意味着噬菌体有空间携带额外的基因包袱：实际上噬菌体生存并不必需的基因，它可以随意修改。
细菌如何重组病毒开关
为了了解这是如何发挥作用的，让我们更深入地了解噬菌体的生命周期。
噬菌体有两种主要类型：温和的和有毒的。剧毒噬菌体与许多其他病毒一样，以入侵-复制-杀死程序运行。它们进入细胞，劫持其组件，复制自身，然后爆发。
温带噬菌体另一方面，要打持久战。它们将自己的 DNA 与细胞的 DNA 融合，并可能休眠数年，直到有东西触发它们激活。然后它们又恢复了恶毒的行为：复制并爆发。
许多温带噬菌体利用 DNA 损伤作为触发因素。这有点像“休斯顿，我们有问题”的信号。
如果细胞的 DNA 受到损坏，这意味着常驻噬菌体的 DNA 很可能会受到损害，因此噬菌体会明智地决定跳槽。除非检测到 DNA 损伤，否则指导噬菌体复制和爆发的基因就会被关闭。
细菌重组了控制生命周期的机制，产生了一个复杂的遗传系统，我和我的合作者一直在研究这个系统。学习二十多年。
细菌细胞也有兴趣知道它们的 DNA 是否被破坏。如果是这样，它们就会激活一组试图修复 DNA 的基因。这被称为细菌SOS反应因为，如果失败，细胞就完蛋了。
细菌使用一种类似开关的蛋白质来协调 SOS 反应，这种蛋白质对 DNA 损伤做出反应：如果有损伤，它就会打开，如果没有损伤，它就会关闭。
也许并不奇怪，细菌和噬菌体开关在进化上是相关的。这就提出了一个问题：是谁发明了开关，是细菌还是病毒？
我们之前的研究和其他研究人员的工作表明噬菌体首先到达那里。
在我们的最近的报告，我们发现 SOS 响应拟杆菌门，一组细菌含有多达一半的肠道细菌，受到噬菌体开关的控制，该开关经过改造以实施细菌自身的复杂遗传程序。这表明细菌 SOS 开关实际上是亿万年前经过改造的噬菌体开关。
噬菌体发明的不仅仅是细菌开关。
漂亮的侦探工作表明，细胞分裂所需的细菌基因也是通过噬菌体毒素基因的“驯化”。
以及许多细菌攻击系统，例如毒素和基因枪用于将它们注射到细胞中，以及伪装它们用来逃避免疫系统，已知或怀疑具有噬菌体起源。
病毒的好处
好吧，你可能会认为，噬菌体很棒，但感染我们的病毒肯定不酷。
然而，越来越多的证据表明，感染植物和动物的病毒也是这些生物体遗传创新的主要来源。
例如，驯化的病毒基因已被证明在哺乳动物胎盘的进化和保持人类皮肤湿润。
最近的证据表明，即使含有 DNA 的细胞核也可能是病毒的发明。
研究人员还推测，当今病毒的祖先可能是使用 DNA 作为生命的主要分子。这可不是一件小事。
因此，虽然您可能习惯于将病毒视为典型的恶棍，但它们可以说是大自然基因创新的动力源。人类之所以能有今天，很可能就是因为它们。
伊万·埃里尔，生物科学副教授，马里兰大学巴尔的摩郡分校。
