生物学家发现了一个以前未知的细菌防御系统，该系统在受到病毒攻击时会导致微生物自毁。她的研究帮助科学家了解了这种“抗病毒”的工作原理以及单细胞生物为何获得它们，加利福尼亚大学新闻服务社在圣地亚哥写道。科学家发表在科学期刊细胞（结果1，2）。
“从进化的角度来看，我们尚不完全清楚为什么单细胞有机体会这样做。不过鉴于细菌通常被组.织成生物膜并且不表现为独立个体而是作为单个社区的事实，这种保护系统的出现变得十分合乎逻辑和显而易见的是，“它的作者之一，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的凯文·科贝特教授评论道。
疾病和感染不仅影响人和其他多细胞生物，而且还影响单细胞微生物。科学家认为，病毒几乎与细菌同时出现，并且在它们之间存在着持续的生存战争长达数亿年之久。其后果几乎可以在任何地方看到。例如，每毫升的河流或海水中都含有数亿个噬菌体，这些噬菌体专门感染微生物。根据目前科学家的估计，它们的携带者最多可以携带70％的活细菌。
经过数百万年的演变，病毒逐渐学会了绕过微生物防御系统的注意。反过来，细菌又开发了一种独特的遗传“抗病毒”CRISPR-Cas9系统，该系统在微生物基因组中发现病毒DNA的痕迹，“切割”它，或使细菌“自杀”，以保护其邻居免受感染。噬菌体反过来学会了抑制CRISPR-Cas9的工作，从而开启了这一新的生物学“军备竞赛”。
细菌防病毒
Corbett和他的同事无意间发现了另一个类似的系统，引起人们的注意，即某些微生物的基因组包含与人类，其他哺乳动物以及酵母和其他真菌细胞中存在的HORMAD和MAD家族基因相似的片段。
本文作者在实验室详细研究了基因组的这些部分，它们在减数分裂，生殖细胞的形成过程中起着重要作用。它们负责保护将来的精子和卵子的DNA免受意外损坏和撕裂的影响，这很难解决，因为生殖细胞中没有第二套染色体。
为了了解它们在微生物基因组中的出现方式，Corbett和他的同事们详细跟踪了它们在细胞中的工作。事实证明，它们发挥了另一种细菌“抗病毒”的作用，保护细菌的DNA免受与病毒掺入其基因组相关的“意外”损害。
“我们研究了六千多个这样的系统，每个系统都有一套自己的蛋白质传感器，这些传感器可以识别感染并触发细胞自我破坏的过程。了解所有这些部分在微生物进化过程中是如何产生和改变的，将有助于我们利用它来对抗感染，”生物学家说。
据科学家称，他们对微生物的“普查”表明，该系统不像CRISPR-Cas9那样广泛，CRISPR-Cas9的类似物存在于大约一半细菌和几乎所有古细菌的DNA中。不过，在大约十分之一的微生物中发现了一种新的抗病毒软件，每种细菌都有自己的这套蛋白质版本，科学家将其称为“抗噬菌体信号系统”，即CBASS。
正如科学家希望的那样，对CBASS的进一步研究将使他们找到管理其工作的方法，并使其适应变化，以产生导致微生物自毁的新一代抗生素。此外，Corbett和他的同事计划检查是否存在已学会阻止该系统运行的病毒。正如科学家所希望的那样，这种噬菌体也可以用来抵抗危险的感染。