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细菌有免疫系统吗?

似乎人们对于微生物的认识还只是一些自然界中低等的生物,并且现在的定义和十几年前的描述,似乎没有本质上的区别。就像我们关于细菌免疫的定义还是局限在细菌拥有细胞壁,是保护细胞被外界病毒侵染的主要保护层,细胞壁的厚度和组成成分决定了细菌对于外界不良环境的抵抗能力,一旦病毒进入细菌体内,那么它们就只能乖乖地被蚕食,等待死亡了。

可事实完全不是如此,它们不仅有免疫系统,而且复杂程度远远超出我们的想象。

细菌的这种获得性免疫系统叫做CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)。在目前已经发现的细菌中的百分之四十,古细菌中的百分之九十都拥有这种系统。CRISPR和人类获得免疫记忆的过程非常相像,大致来说可以分为获得免疫,产生CRISPR RNA,消除目标外源DNA。

当一种新的病毒进入到细菌的体内,这种病毒特有的一小段外源性的基因片段就会被细菌保留下来,然后被整合到细菌的基因组上面去,细菌可以容纳成百上千个这种基因片段。当病毒再次进入到细菌体内的时候,被整合到细菌基因组上的片段就会像一个标志物一样,可以帮助细菌准确地找到病毒,并用相应的核酸酶分解病毒的基因,类似于我们体内的抗体。只不过在CRISPR系统中,细菌生产的并不是抗体,而是RNA,也被叫做引物RNA。

因为CRISPR中的核酸酶可以特异性地识别基因序列并且进行特异性的剪切,而且相对比较容易地被分离出来,所以大规模地被应用到了基因工程上。到目前为止,上百种物种的基因组在实验室内已经被特异性地改变了。未来我们可不可以用这种工具去对人进行基因编辑,是目前最流行的讨论,因为这种工具理论上存在帮助我们消除疾病,获得我们想要性状的可能性。

本文来自:《科技生活》周刊
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