細菌吃我們，什麼吃細菌？存在30億年的“納米機器人”不手軟
生物之間的鬥争是無窮無盡的，細菌可以“吃”我們的肉，當然也有以細菌為食的小家夥們，那就是噬菌體，一種專門“吃”細菌的病毒。
什麼是病毒？
病毒是什麼？有很多人可能還分不清它與細菌之間的關系，有很多著名的疾病，有些是由細菌引起的，比如霍亂或肺結核；而有一些則是由病毒引起的，比如流感與狂犬病。它們的緻病機理是完全不一樣的，細菌就像是一支入侵人體王國的軍隊，它們有自己的結構與組織，可以獨立生存；而病毒則像是毒品之類的東西，會讓沾染上的人傾盡所有直到衰竭。
所以，病毒可以讓人體王國細菌沾染上，也可以讓細菌沾染上，細菌一但沾染上了噬菌體，就會将自己所有的資源用于合成噬菌體所需的蛋白質與DNA，最後衰竭而死。
詳細來說細菌是一個個微小的細胞，它們比我們的絕大多數體細胞都要小，但确實是一個可以完成完整生命周期的小細胞。而病毒則比細菌還要小得多，它們是一個裝着DNA的蛋白質與寡糖組成的小盒子，如果放大來看可以直接觀察到組成它的原子。因為它們太小了，在相當長的一段時間裡科學家都無法通過顯微鏡觀察到它，因此以為這是某一種有毒物質。現在一般情況下我們将病毒定義為介于生命與非生命之間的存在，也會稱其為“非細胞結構生命體”。
吃細菌的病毒
第一個看到噬菌體的人一定會驚異與其相當科幻的造型，它們看上去仿佛像是一個個微小的機甲，仿生蜘蛛的機器人；特别其多面體的外形也透露出一股賽博朋克的風格，越發地像一個人造的物體了。
那為什麼它會是這種形狀呢？有關噬菌體有哪些有趣的知識呢？就讓我們來認識一下吧！
整個噬菌體家族非常的龐大，古老且豐富，它們幾乎與細菌一起出現在地球上，距今已經有差不多30億年之久了。噬菌體的數量非常非常之多，它們的數量比地球上所有的其它生命（包括所有細菌）加在一起還要多。可能超過10^31個（10000……000，總共31個0）。噬菌體最多的地球環境是海水，大海中70%以上的細菌可能都感染了噬菌體，
國際病毒分類學委員會（ICTV）根據形态和核酸對噬菌體進行了分類。總計有19個科的噬菌體，其中隻有兩個科是以RNA為主要遺傳物質，有五個科是包膜病毒。
在具有DNA基因組的噬菌體科中，隻有兩個是DNA單鍊結構。具有雙鍊DNA基因組的病毒科中有8個是環狀基因組，9個是線性基因組。九個科隻感染細菌，九個科僅感染古細菌，一個科同時感染細菌和古細菌。
而我們最常見的，看似小機器人的那種名叫T2噬菌體，專門針對大腸杆菌下手，是一種烈性噬菌體。所謂烈性指的是它一定會把入侵的細菌弄到死，相對的是有一些比較溫和的噬菌體，它們與細菌的關系就像人類與蛔蟲，可以長期地寄生在細菌體内。
溫和化是一種自然協同進化的必然産物，因為過于烈性緻死率有時候會切斷感染源，讓自己也無法繼續傳播下去，所以利益最大化的選擇還是“天長地久”比較好，因此即使噬菌體感染率如此之高，細菌們也依然可以生存下去
别看它形狀複雜，其實隻有兩個主要結構——DNA和外殼。DNA中記載着豐富的信息，主要還是用來合成外殼的信息，包含頭部、頸環、尾鞘、尾管、基闆、刺突與尾絲。
入侵細菌指南
那麼它們是如何侵染細菌的呢？首先我們得明白一件事情——病毒本身是沒有任何動力的，它隻有在溶液環境中擴散而已，所以要想抓住細菌，就必須有相應的結構才行，那六根可愛的小腿就是這個作用，它們的分子與細菌外層莢膜的分子有結構上的吸引力，所以當噬菌體在水分子的布朗運動下随機與細菌表面接觸的時候，尾部就會粘在細菌上而不是頭部。
在尾部我們可以看到一個叫刺突的結構，它也會在分子層面上将細菌的保護層剝開，這與宏觀的穿刺不同，是分子的吸引作用力讓其分開的，之後一起被封閉在頭部的DNA也會因為熱力學運動而進入細菌内部。
我們知道細菌的遺傳物質是DNA，它工作的原理就是在細胞内部這個富含各種分子原料的環境中将自身的信息通過核糖體轉化為蛋白質。同樣的道理，噬菌體DNA進入細菌後，其DNA也會利用現有的原料與核糖體合成蛋白質，這些就是組成噬菌體的外殼的各種結構。
當然，這些DNA不僅會“偷”細菌的原料合成自己的外殼，還會複制自己，在一定時間後，細菌内部就會充滿噬菌體合成的東西。
然後就是形成病毒的最後一步，也是最有意思的一步了——組裝。我們可能會驚異于其複雜的結構，其實這些也都是分子結構的功勞，它們在細菌體液中随着熱力學布朗運動随機碰撞，合适的結構之間就會自己粘在一起，比如在基闆上就有6個分子突起點，這個位置恰恰可以與尾絲的一端相結合，其它的結構都不行，這樣6條小腿就在碰撞中組合成功，變成一個個精巧神奇的噬菌體。
微妙的關系
然後已經被噬菌體吸幹的細菌外殼就會崩潰，内部的噬菌體就會一哄而散，來到環境之中，繼續感染其它細菌。這其中複制的速度就是決定噬菌體是否烈性的關鍵，如果複制的太快細菌就會暴發性死亡，而如果複制得比較慢就是類似寄生的關系了。
因而細菌與噬菌體的關系也非常微妙，正如同奴隸主如果不給奴隸制造一個幹淨的環境并給他們看病的話，奴隸死光了也就沒有奴隸可剝削了（美國的南方黑奴種植園）。噬菌體在有些時候甚至還會保護細菌，比如蘇聯和法國曾嘗試用噬菌體治療細菌感染，但是之後科學家發現噬菌體不僅因為烈性下降而變得效果差強人意，甚至還幫細菌建立了一個保護層讓其它藥物無法生效。頗有一種“它隻有我可以欺負，你們都離遠點！”的意思……。
為什麼有一個朋克的頭部結構
那噬菌體為什麼會有一個非常科幻風的頭部呢？其實也非常好理解，首先分子是可以在自發的情況下形成幾何結構的，比如冰晶的六邊形，就是因為水分子兩個氫之間的夾角為120度。噬菌體的頭部是一個正20面體，有12個頂點、30條邊和20個等邊三角形組成，每個角都是60度，這與構成其分子的原子結構相适應。
采用這種結構也是在分子層面上形成封閉空間最經濟合理的，不僅僅是噬菌體，有非常多的病毒也采用了這種結構，比如下圖中的腺病毒。同樣，構成管狀結構的螺旋形結構也是分子結構特殊夾角的自然産物，這些結構雖然精妙，但并不是什麼不可理解的東西，更與外星人，神創沒有任何關系。
這就是我們現在所認識的生命的邊界，一直生命與非生命的界線上徘徊的病毒之一：噬菌體的簡要知識了，噬菌體的應用會非常廣泛，生物學家們也在努力研究着它們，而且正如題目中所說的那樣，噬菌體可能是納米機器人的參照物，我們對有噬菌體的研究可能對未來有機質納米機器人的制造有重要指導意義。
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