PNAS：有益病毒能抗细菌

细菌既可以是朋友，也可以是敌人：一方面，细菌可以引起感染，导致疾病；另一方面，细菌也有助于我们减肥，甚至可以对抗痤疮。目前，一项新研究显示，病毒也拥有两面性：研究人员首次证明，病毒有助于我们的身体对抗细菌的入侵。

对于入侵的细菌来说，我们最重要的防线就是粘液。这种粘滑的物质覆盖在口腔、鼻腔和消化道中（这里仅仅列举几个部位）形成一道屏障。

“粘液是一种绝妙而复杂的物质。”这项新研究的主持人、美国加州圣迭戈州立大学的微生物学家杰里米·巴尔说。粘液如胶一般的粘度是由粘液素造成的，而粘液素是瓶刷状的大型分子，这种分子由糖链包围的蛋白质骨架构成。在粘液素之间，是营养成分和化学成分构成的汤液，这种汤液可以使细菌保持在相对较近的距离，但是不会使其距离太近。像细菌这样的微生物生活在粘液表层附近，而在粘液的底部、产生粘液的细胞附近，几乎是无菌的。

粘液也是噬菌体所在之处。噬菌体是可以感染细菌并杀死细菌的病毒。只要有细菌存在的地方，就有噬菌体存在。但是，巴尔及同事注意到：跟几毫米之外的无粘液区相比，粘液中存在更多的噬菌体。例如，在人类牙龈周围的唾液中，每个细菌细胞大约有5个噬菌体，而在牙龈本身的粘膜表面上噬菌体和细菌的数量之比接近40∶1。“这就引发了一个问题，”巴尔说，“这些噬菌体在做什么？它们对宿主是否具有保护作用呢？”

为了找出问题的答案，巴尔及同事在实验室里培育了人类的肺组织。肺是人体器官表面有粘液保护的器官之一，但是研究人员还培育了一种肺细胞，去除了其制造粘液的能力。当一夜之间感染了大肠杆菌之后，每一种培育的肺细胞中都有大约半数死亡掉；粘液对于肺细胞的存活没有影响。但是，当研究人员往培养皿中加入一种攻击大肠杆菌的噬菌体之后，产生粘液的肺细胞存活率猛涨。巴尔称，这种差别证明，噬菌体可以杀死有害细菌；但是，尚不清楚噬菌体对有益菌是有帮助还是有危害，这也许取决于出现的是哪一种噬菌体。

在一系列相关的实验中，研究小组发现这些噬菌体表面分布着犹如抗体一般的分子，这些分子吸附在粘液素的糖链上。不久前，研究小组在《美国国家科学院院刊》在线版上报道说：这样可以使噬菌体处于粘液中，通过粘液可以接近细菌；这表明，这种病毒与产生粘液的组织之间已经相互适应，和谐并存了。

粘液覆盖的组织表面不仅仅是人类体内特有的，这种粘液普遍存在于整个动物王国中。例如，粘液保护着鱼类、蠕虫和珊瑚的全身。具有保护作用的噬菌体好像也是同样普遍存在的：巴尔及同事在所采集的每个物种中都发现了浓密的噬菌体种群。“这是一种新奇的免疫系统，我们认为这种免疫系统存在于所有的粘膜表面，而且这些是表明噬菌体和动物宿主之间具有直接共生关系的首批例证之一。”巴尔说。

在该研究中，研究人员选择了一种特定的噬菌体和一种特定的细菌。但是，情况有可能是这样的：动物宿主选择某些具体的噬菌体来控制某些具体种类的细菌。巴尔称，下一步就是要研究这种共生关系在所有种类的真实粘膜表面上是如何运行的；在真实粘膜表面上，许多不同种类的噬菌体和细菌都是相互作用的。

巴尔认为，这项研究工作使我们不得不重新估价噬菌体的作用，有望使人们思考噬菌体做了什么，该如何利用噬菌体来帮助我们对抗疾病。

Jeremy J. Barr, Rita Auro, Mike Furlan, Katrine L. Whiteson, Marcella L. Erb, Joe Pogliano, Aleksandr Stotland, Roland Wolkowicz, Andrew S. Cutting, Kelly S. Doran, Peter Salamon, Merry Youle, and Forest Rohwer. Bacteriophage adhering to mucus provide a non–host-derived immunity. PNAS May 20, 2013; doi:10.1073/pnas.1305923110