前言:人类历史长河中,细菌这群肉眼不可见的微生物曾给我们带来很多灰色的记忆,鼠疫,霍乱,梅毒……无不使人谈之色变,避之不及。有这么一群小生物,它们比细菌更小,如果把细菌比作花生的话,它们就如同蚂蚁一般,而它们就是细菌的天敌。

今天,我要和大家分享一个噬菌体发现的故事。

噬菌体是由英国学者迪惠尔(D.Herelle)和法国学者沃特(Twort)各自独立发现的。

纳米机器人是怎么杀死细菌的(看不见的小机器人)(1)

迪惠尔和沃特

时间回到1915年,这一年袁世凯登基做了皇帝,这一年,距离病毒被命名已经过去了12个年头,这一年法国学者沃特在著名学术期刊《柳叶刀》发表文章报道了自己的发现。他在把牛痘苗接种到琼脂斜面的时候,长出了白色的微球菌。当然这并没有什么奇怪的,采集牛痘时,触碰到牛的皮肤毛发很容易会沾到细菌。奇怪的事情在于微球菌的菌落在放置一段时间后,其颜色由白色变为透明,沃特称之为玻璃样菌落,用吉姆萨染色后,在显微镜下可以看到红色的小颗粒。

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微球菌的菌落

此外,将菌落稀释然后使用细菌过滤器滤过后液体滴在正常的微球菌菌落上,菌落也会变得透明。这种液体如果滴在其他细菌如金黄色葡萄球菌,大肠杆菌等菌落表面,则透明过程会弱的多。因此沃特认为这种稀释液中可能包含某种病毒,酶或者其他原生质会导致细菌生病裂解,从而导致菌落变得透明。

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噬菌体导致细胞破裂(绿色的为噬菌体)

两年后,也就是1917年,英国科学家迪惠尔发表了关于噬菌体的文章,从此病毒大家庭喜添新成员。

迪惠尔没有接受过正规的大学训练,其微生物学知识基本上来源于自学。他关于噬菌体的观察开始于1909年,那一年中国还处于清政府的统治之下,那年,迪惠尔在研究一种可以引起蝗虫死亡的细菌,期望以此方式来解决蝗灾。他在培养传代这种细菌的过程中发现有时候形成的菌落不完整。这种结果和沃特看到的现象类似。

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细菌与噬菌体

随后迪惠尔在研究人痢疾杆菌时发现,有时候接种过痢疾杆菌的肉汤呈澄清状态而不是浑浊(浑浊代表有细菌,澄清代表细菌量很少或者没有),而将澄清的肉汤加入浑浊的肉汤后一段时间,浑浊的肉汤又会变得澄清,这就说明接种过痢疾杆菌但是还保持澄清的肉汤中一定存在着某种东西可以杀死细菌。接着迪惠尔将这种含有未知杀菌物质的菌液反复传代然后加入浑浊的肉汤,结果发现随着传代的增加,肉汤变清澈的速度更快,因此他怀疑可能是某种病毒造成了细菌的死亡。

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左边的菌液浑浊(有菌)右边的澄清(无菌)

迪惠尔进一步在琼脂平板上证明了自己的想法。他将溶解的痢疾杆菌培养液和含菌的肉汤混合后分为四组,第一组直接接种到琼脂平板,第二组到第四组分别是将保温1小时2小时和3小时之后的混合液接种琼脂平板。结果显示第一组只有2个蚀斑,第二组有6个蚀斑,第三组有100个蚀斑,第四组则完全没有细菌的生长。这一实验结果证实造成细菌溶解的物质确实是可以增殖的,因此应该是一种病毒。

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蚀斑(紫色背景上的斑块),每一个空斑都可以认为是由一个病毒增殖造成的

于是在1916年,迪惠尔在他小女儿出生的前一天(10月18日)和妻子商量后将这一病毒命名为噬菌体,从名字来看,显然他认为噬菌体是被一群更小的病毒给吃掉了。

如今,我们对噬菌体有了更深的认识,通过电镜我们也能看到噬菌体的真实面目。我们知道噬菌体分布极广,凡是有细菌的场所,就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中,常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中,可找到土壤细菌的噬菌体。

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噬菌体电镜照片

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噬菌体结构

噬菌体不仅仅可用于以毒攻毒杀菌,也是分子生物学与基因工程的良好实验系统。由于噬菌体结构简单,在基因工程中噬菌体展示技术可用于筛选抗原表位。噬菌体有严格的宿主特异性,只寄居在易感宿主菌体内,故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型,以追查传染源。除此之外,噬菌体在我们确定DNA是遗传物质的过程中也扮演了非常重要的角色。

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噬菌体与细菌

@头条青云叫好又叫座

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