在漫威宇宙裡，我們宇宙最強“紫薯精”——滅霸，一個響指就毀滅了半個宇宙。滅霸集智慧、力量、知識於一身，要不是他那酷似紫薯的外表，我相信他將成為很多人的偶像，畢竟打個響指就心想事成的能力，誰不想擁有？
但是現在，我要告訴你一個可怕的事實——“滅霸”其實早已來到我們身邊。這時的你會作何感想呢？
什麼？你說我在開玩笑？
怎麼可能，我們可是個正經科普號。
1.當“滅霸”來到我身邊……
現實生活中的“滅霸”沒有魁梧的身材，也不存在俊美的外表，但它卻比電影角色更恐怖，因為它無孔不入。
它還有另一個名字——超級細菌。
所謂“超級細菌”就是指那些對抗生素已經產生了耐藥性的細菌。這些細菌對抗生素具有頑強的抵抗能力，難以被殺滅，會對人體產生致命的傷害。不但如此，超級細菌po自身生命力極為頑強，適應能力極佳，增殖速度驚人。
作為微觀世界的主角，超級細菌的繁衍速度比人類研究新型抗生素的速度不知快了多少萬倍。近年來，它們不斷出現，已經成為了損害人類生命健康的主要威脅之一。
但更可怕的是，如果我們無法尋找到對抗“超級細菌”的新策略，總有一天，它們將進化成為“刀槍不入”的窮極細菌。當那天真的到來，一旦有人類感染，就相當於宣佈其死刑。這些細菌將會不斷傳染，直到每一個人都被感染，人類就會走向種族滅絕……
看到這裡，你有沒有下意識地環顧四周，然後發問：我們有什麼辦法阻止超級細菌這個滅霸毀滅人類呢？世界上真的有“超級英雄”嗎？
2.微小的超級英雄……
對於上述問題，我們的回答是肯定的。再超級的細菌也不可能離開自然相生相剋的造物原則。於是，一個被冷落了一百多年的“超級英雄”在耐藥細菌氾濫的年代，終於重新回到人們的視野，它的名字叫“噬菌體”。
噬菌體是一種病毒，它們靠獵殺細菌來維繫其生存。由於它們酷似機器人的科幻外表，很多人第一次見到它們，都覺得它們是來自異星球的天外來物。
（冷知識：奈米機器人就是根據噬菌體的形象設計的。
3.超級英雄的超能力
現在，我們來看看這位超級英雄到底是用什麼“超能力”來對抗“滅霸”的。
首先，它能特異性識別細菌。噬菌體透過自身的尾絲與菌體表面特異性受體進行識別（這就好像鎖和鑰匙，只有對的鑰匙才能開啟對的鎖）。之後它會吸附到細菌表面，透過自己的尾刺將頭部包裹的DNA注入細菌內部，從而完成入侵。
自此之後，噬菌體如何消滅細菌就分成了“武當”和“少林”兩派。
以“內功”見長的“武當派”——溫和噬菌體，選擇的是“打入敵人內部”的“曲線救國”策略。它們入侵細菌後並不立即將其裂解，而是“潛伏”到宿主的基因組DNA當中，隨著宿主一起復制傳代，等到“時機成熟”時，它們便會重新組裝自己，殺死細菌，獲得自由後再搜尋下一個目標。
而以“攻擊”見長的“少林派”——烈性噬菌體，在進入宿主後立刻利用宿主體內的一切資源進行自我複製，當它們的數量達到一定程度後，它們就釋放裂解酶，讓細菌在最短的時間內“灰飛煙滅”。
正因為噬菌體擁有這樣的能力，科學家們漸漸開始思考：能不能將噬菌體制成藥物來對抗人類超級細菌的感染呢？
此刻彷彿聽到螢幕前各位的內心OS：你們搞科學研究的都瘋了嗎？讓我們把病毒當藥吃？莫慌，且聽我下文分解。
4.噬菌體療法安全嗎？
面對“窮兇極惡”的超級細菌，噬菌體療法應運而生。
噬菌體之所以叫噬菌體，是因為只有細菌才是它唯一的獵殺物件，其他任何東西都吸引不到它的注意！
因此，只要獲得藥監局批准上市的噬菌體療法都——非常安全！非常安全！非常安全！（重要的事……）
到這裡，現在正在被感冒或者傷口發炎長時間折磨的你是不是特別想把噬菌體治療立馬安排上？但當你衝到藥店，詢問是否有噬菌體相關的藥物時，服務員卻根本不知道你在說什麼。
於是你是不是又要問我：這麼安全而高效的治療方法為什麼還不面市？
5.噬菌體療法的bug……
首先，噬菌體對其宿主的識別具有高度的特異性，這種特異性甚至可以達到“株”的級別。套用抗生素領域的概念，指的是每種噬菌體的抗菌譜太窄，一種噬菌體只能對付一種細菌；當面對複雜的多重細菌感染情況，單一噬菌體的抗菌效果就顯得捉襟見肘。
其次， 我們身體最英勇的守衛——免疫系統，它們透過消滅一切的“外來者”來捍衛人類的身體健康。噬菌體雖然結構簡單（由很少量的蛋白質和核酸組裝而成），體型微小，但仍然會被我們的免疫系統判斷為入侵者。如果噬菌體反覆地在同一個體中使用，可能會導致免疫系統扛起槍架起炮以抵抗噬菌體。這樣的過激反應會造成人體嚴重的過敏反應。
第三， 基於相同的原因，長期、反覆使用噬菌體進行抗菌治療會使我們的身體對其建立起獲得性免疫，使機體能夠快速地定點清除進入我們身體的噬菌體，導致療效大大減弱，甚至治療失敗。
當然， 細菌也不是完全沒有辦法抵抗噬菌體攻擊的。細菌中也有一套免疫系統——CRISPR/Cas系統，當噬菌體入侵時，這套系統可以識別和切割外來的噬菌體，並將其一段特異性基因整合到自己的染色體上。這樣一來，當噬菌體再次入侵時，細菌就會先它一步，將噬菌體扼殺在搖籃之中。
言而總之，長期使用噬菌體進行治療，將不可避免地出現噬菌體耐受的情況，噬菌體治療的效率也會大大降低。這些問題都等著科學家們更加深入的研究來解決。
6.噬菌體的光明未來……
隨著人們對噬菌體瞭解的不斷深入，噬菌體已不單單只是對抗超級細菌的戰士，更是科學家們科研路上不可或缺的工具與夥伴。
（1）噬菌體是分子生物學家的好幫手
噬菌體對細菌的識別、吸附、入侵以及它們在宿主體內的複製和發育過程，為科學家們研究複製、轉錄、翻譯以及結構和功能的相互關係等一系列重大基礎科學問題提供了良好的觀察物件。它結構簡單，便於操作，成為了科學家們愛不釋手的分子生物學操作工具。
（2）噬菌體擁有一雙鑑別細菌的“火眼金睛”
如前述，噬菌體是一個“專一”的獵手，它的專一甚至阻止了它成為一種廣泛使用的治療手段。這種專一性在鑑別細菌的時候顯得非常有效。透過觀察噬菌體侵染哪些細菌就可以知道這些細菌的種類，並對其進行分型及鑑定。
（3）噬菌體是未知蛋白的天然展臺
噬菌體由蛋白和核酸構成，而它的核酸型別決定了包裹它的蛋白種類。基於這種原理，科學家們將外源蛋白的基因克隆到噬菌體的基因組DNA中，從而在其表面實現目的蛋白的表達，這就是噬菌體展示技術。透過這樣的技術，科學家們不僅可以研究未知蛋白的結構與功能，還可以研究蛋白質之間的相互作用。此外，結合PCR克隆技術建立的噬菌體抗體庫，可對抗原的特異性抗體進行高通量篩選。
（4）噬菌體也是環境病原菌的“警報器”和“清道夫”
細菌在環境中無處不在，其中會導致人類生病的細菌我們將其稱作“致病菌”。利用噬菌體的特異性和對細菌的裂解行為，它們可以有效地檢測環境致病菌，並控制其數量，為人類的健康生活提供更多的預警和保護。
到這裡，我們對噬菌體的介紹就暫時告一段落了。這種可愛而友好的小生物還有很多很多重要的特性等待我們往後地發現與應用。
自然界遠比電影更加的複雜精彩，漫威電影終會有大結局的時候。可自然界中，細菌和噬菌體這場“你爭我奪”的“車輪戰”何時終結？目前看來，遙遙無期。細菌會在噬菌體的“壓迫”下變得更強，噬菌體也會在面對“魔高一丈”的獵物時進化出更有力的武器。兩者此消彼長、互相牽制、互為壓力更是互為動力。
隨著科學的進步和發展，人類越來越善於利用自然規律來幫助自身健康發展，希望我們在往後的歲月中能與噬菌體“精誠合作”，共同攻克“超級細菌”這個威脅人類生存發展的重要課題。
作者：
袁奕雪
稽核：錢韋、葉健、鄧超穎
出品：植物基因組學國家重點實驗室（微生物）
