今年早些时候，一名 17 岁的法国女子来到眼科医生处，左眼出现疼痛和发红。她一直用自来水稀释隐形眼镜清洁液，尽管隐形眼镜本应每月更换一次，但她会戴三个月。因此，她的隐形眼镜盒中的液体被三种细菌、一种名为“聚噬阿米巴原虫”的阿米巴原虫（可引起眼睛发炎）污染。这位女士眼睛发炎的谜团终于解开了，但当 Bernard La Scola 和 Christelle Desnues 检查阿米巴原虫内部时，他们发现了更多惊喜。它携带两种细菌，以及一种前所未见的巨型病毒——他们称之为 Lentille 病毒。在 Lentille 病毒内部，他们发现了一种噬病毒体——一种只能在被其他病毒感染的细胞中复制的病毒——他们称之为 Sputnik 2。而在 Lentille 病毒和 Sputnik 2 中，他们发现了更小的遗传寄生虫——微小的 DNA 片段，它们可以在病毒基因组中跳跃，并藏在噬病毒体中。他们称之为转座子病毒。因此，这位法国患者可怜的红眼睛携带着一个完整的寄生虫世界，它们像俄罗斯套娃一样层层嵌套。转座子病毒隐藏在噬病毒体中，噬病毒体感染了巨型病毒，巨型病毒感染了变形虫，变形虫感染了女子的眼睛。噬病毒体的兴起 同一个团队早在 2008 年，在类似的情况下发现了第一个噬病毒体——Sputnik。在巴黎一个冷却塔的脏水中，他们分离出一种含有新型巨型病毒——mamavirus——的阿米巴原虫，mamavirus 被 Sputnik（以俄语“旅伴”命名）劫持。Mamavirus——一种和一些细菌一样大的病毒——会在阿米巴原虫内部创建大型病毒工厂，在那里复制自身。Sputnik 劫持这些工厂，以 mamavirus 为代价来复制自己。这是一项突破性的发现——证明了病毒本身也会“生病”。噬病毒体的世界持续增长。去年，Matthias Fischer 和 Curtis Suttle 在另一种名为 CroV 的巨型病毒中发现了第二个——Mavirus。几周后，Sheree Yau 宣布了第三种噬病毒体——OLV——感染了南极有机湖中的巨型病毒。Yau 还搜索了基因数据库，寻找与 OLV 相似的序列，并在加拉帕戈斯群岛、巴拿马、美国和南极其他地方找到了匹配项。整个噬病毒体的世界正在等待被发现。在 Sputnik 2 中，La Scola 和 Desnues 发现了第四种噬病毒体。更重要的是，他们发现其 DNA 存在于其宿主 Lentille 病毒的 DNA之内。这证明了，就像 HIV 和疱疹等其他病毒可以将 DNA 插入动物基因组一样，Sputnik 2 也可以将 DNA 插入病毒基因组。这或许可以解释为什么远亲的巨型病毒经常携带相似的基因。通过在基因组之间跳进跳出，噬病毒体可能充当了将基因从一种巨型病毒转移到另一种巨型病毒的载体。 转座子病毒 接下来，团队扫描了从 Lentille 病毒中恢复的 DNA，寻找不属于 Lentille 或 Sputnik 2 基因组的片段。团队领导 Didier Raoult 将这一过程描述为“在垃圾堆里找东西”。他说：“如果你想看到真正奇怪的东西，你必须首先去那些你不知道去哪里寻找的地方。”他果然说对了。团队发现了一段 DNA，它存在于 Lentille 病毒中，其数量是 Lentille 自身基因组的 3 到 14 倍。这段 DNA 可以在病毒内部独立存在，也可以插入 Lentille 的基因组，隐藏在病毒 DNA 中。它看起来像一个转座子——一种可以跳进跳出活细胞基因组的跳跃基因——并且与在巨型病毒中发现的其他类型的移动 DNA 不同。Raoult 称之为转座子病毒。正如 Sputnik 的发现预示着一个以前未知的噬病毒体世界一样，Raoult 的新研究告诉我们，病毒包含许多转座子病毒，它们正等待被发现。“很少有人研究巨型病毒，[转座子病毒]可能因为出乎意料而被忽视，”Raoult 说。他的团队已经在另外三种巨型病毒的基因组中发现了它们。转座子病毒的来源以及它们如何复制自己仍然不清楚，但我们确实知道一些关于它们生物学特性的诱人之处。它们依赖巨型病毒来复制自己，并且极善于繁殖。当 Lentille 病毒首次感染阿米巴原虫时，转座子病毒会跳到复制队列的最前面。“它被疯狂地生产出来，”Raoult 说，其产量远远超过噬病毒体或病毒。“它们可以藏在 Sputnik 2 中，Raoult 认为它们可能利用噬病毒体作为载体，从一个巨型病毒转移到另一个巨型病毒。而且它们似乎是来自许多来源的 DNA 的混合体。它们都包含六到八个基因。有些看起来像巨型病毒基因，一两个与噬病毒体基因极其相似，还有一个看起来来自细菌。转座子病毒是一种遗传嵌合体，它从各种来源窃取了基因。噬病毒体本身也是如此。Sputnik 的微小基因组包含看起来来自巨型病毒、细菌或更复杂细胞的基因。Mavirus 包含看起来像‘Maverick 转座子’的基因，这种基因在包括我们自身在内的许多复杂细胞中都能找到。这些 Maverick 序列有可能从噬病毒体进化而来。噬病毒体劫持巨型病毒的繁殖工厂，并阻止它们复制自身。通过将噬病毒体 DNA 添加到自己的基因组中，早期细胞可能有效地驯化了这些序列，以保护它们免受巨型病毒的侵害。细菌以及构成我们身体的细胞等细胞，都受到病毒和移动的寄生 DNA 的困扰。而现在，我们知道病毒本身也面临着同样的问题，以噬病毒体和转座子病毒的形式存在。对于 Raoult 来说，这进一步支持了巨型病毒可能是生命的第四域的观点（这是一个长期而复杂的故事；请参阅 Carl Zimmer 和这篇出色的 Nature 特写以获取更多信息）。Raoult 怀疑未来将在其他巨型病毒中发现更多噬病毒体、更多转座子病毒以及全新的移动 DNA 类别。Suttle 表示同意。“自然界中的病毒世界包含了地球上最大的遗传和生物多样性，”他说。“对它的持续探索无疑将揭示更多秘密，从根本上改变我们对地球生命演化和多样性的理解。” 噬病毒体能感染人类吗？ 噬病毒体的故事还有一个曲折之处。2010 年，一对法国夫妇出现了发烧、头晕和恶心的症状。他们两人都出生在老挝，最近也去那里探望了朋友和家人。回到家五天后，他们的症状开始出现。两人体内都有寄生虫感染的痕迹，这可能是他们旅行时吃了生鱼引起的。无论具体原因是什么，抗寄生虫治疗控制了他们的病情。但在他们的血液中，Raoult 发现了一些更奇怪的东西：识别 Sputnik 噬病毒体的抗体。直到最近的 Sputnik 2 的例子，还没有噬病毒体与人类相关联。更令人困惑的是，Raoult 找不到任何识别巨型病毒的抗体。这可能是因为这对夫妇接触了存在于我们当前工具无法检测到的未知巨型病毒中的噬病毒体。或者，他们接触了受污染水中的游离噬病毒体——毕竟，Yau 去年的一项研究在新泽西河口和巴拿马湖的样本中发现了噬病毒体 DNA 的痕迹。一些噬病毒体也能感染人类吗？Raoult 认为这有可能，但仍有待观察。 参考文献： Desnues, La Scola, Yutin, Fournous, Robert, Azza, Jardot, Monteil, Campocasso, Koonin & Raoult. 2012. Provirophages and transpovirons as the diverse mobilome of giant viruses. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1208835109更多关于噬病毒体的信息
