噬菌体病毒为何长得像纳米机器人,科学家发现

时间:2020-04-07编辑:admin

今年的新冠病毒让我们谈之色变。它给我们人类带来了沉重的灾难。不仅仅是新冠病毒,其它的不少病毒也是非常危险的,例如狂犬病毒、HIV(艾滋病病毒)都是致命的病毒。

然而有一些病毒感染的对象不是动物或者人类。病毒也是一个大家族,它也有很多种类。病毒分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒。植物病毒顾名思义这些病毒会感染植物,在植物中传播。而细菌病毒就是以细菌为宿主的病毒。它们的感染对象是细菌。细菌病毒又叫做噬菌体。今天咱们就来聊聊这个噬菌体病毒。

噬菌体从名字上我们就知道这是一种专门感染细菌的病毒。并且科学家研究发现,噬菌体很专一,某种噬菌体只会感染一种细菌。这就很有意思了,我们有句话说“敌人的敌人就是朋友”。噬菌体专门感染细菌,而细菌中有一些是致病菌会让我们生病,因而有时候噬菌体会帮助我们消灭一些致病菌。所以某些噬菌体病毒对我们人类是有益的。例如,在人体肠道中就有大量的噬菌体,它们可以很好的控制肠道内的类杆菌的数量。

既然噬菌体也是一种病毒,那么噬菌体也具备病毒的剧本特征。例如噬菌体都非常的微小,通常只有几十纳米。需要在电子显微镜下才能看到它们。噬菌体没有细胞结构,只含有单一的核酸,和其它病毒一样属于非细胞生物。因此,噬菌体必须寄生在细菌体内,依靠细菌体内的物质和能量才能够存活。

噬菌体长啥样呢?噬菌体和别的病毒一样结构简单。它只有一层蛋白质外壳包裹着一团遗传物质。大多数种类的噬菌体都有一个“头部”和一个“尾巴”。样子看上去像蝌蚪。此外噬菌体还有杆状和球状的。

从噬菌体的机构图上看,它长得很奇特,有点机械的感觉像是一个纳米机器人。噬菌体病毒的“头部”是一个正二十面体,头部以下还有一个中空的针管状结构的尾部和尾丝跟尾针组成的基部。噬菌体病毒这种微观世界的非细胞生物的身体结构看上去不像是自然界的产物。

噬菌体病毒为何长得这么“机械”呢?其实噬菌体的身体形状是真正的自然界生命形体的特点。这是为什么呢?我们发现自然界中的生命形体特征千差万别,但是不管生命长成什么样子,都是为了自身更好地适应周围的环境而设计的。

噬菌体是自然界中体型微小的病毒,组成身体的物质极为稀少,因此它对自己身体结构的要求很简单。它的身体只要能够保护好自己的基因,能偶把自己的基因顺利地注入到细菌的体内就可以了。所以噬菌体只需要一个蛋白质外壳保护好自己的DNA。然后再加上一个针管状的“尾巴”用来把自己的DNA注入到细菌体内。这两样就可以了,其它任何的结构都是多余的。

科学家研究发现,噬菌体的头部大多是正二十面体的形状。这个结构也包含了大自然的巧妙之处。正二十面体是最接近球体的形状,因此在体积相同的情况下,正二十面体结构需要的材料最少,并且正二十面体搭建起来也比较的容易。用最少的材料搭建出体积最大的结构,这对于体型微小的噬菌体病毒来讲是最合理的选择。

在自然界中,很多生物都是合理利用原材料的建筑大师,例如蜜蜂建造的蜂巢也是采用了最节省材料而空间最大化的正六边形。噬菌体没有细胞结构,不能自己制造营养物质。它只能寄生在细菌体内,利用细菌的物质和能量构建自己的身体,因此用最少的材料构建自己的身体是很重要的。