長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界普遍認(rèn)為自私基因是寄宿于宿主基因組中的一段DNA，它在宿主體內(nèi)傳播，而不管是否對(duì)宿主的生存有利。因此，自私基因也常被稱為寄生DNA。然而，最新的研究表明，自私基因可能并不像我們之前認(rèn)為的那樣自私。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，一種包含同源重組核酸酶的內(nèi)含子可以為其宿主——噬菌體——提供生存優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，題為《一種內(nèi)含子核酸酶在共同感染的病毒之間促進(jìn)干擾競(jìng)爭(zhēng)》。

研究作者在文章中寫道：“我們研究了噬菌體ΦPA3中的內(nèi)含子編碼同源重組核酸酶gp210，發(fā)現(xiàn)它通過(guò)干擾共同感染的噬菌體ΦKZ的復(fù)制，促進(jìn)了病毒間的競(jìng)爭(zhēng)。我們顯示gp210瞄準(zhǔn)了ΦKZ中的特定序列，阻止了后代病毒的組裝?！?/p>

“這項(xiàng)工作展示了同源重組核酸酶如何在病毒間的干擾競(jìng)爭(zhēng)中被利用，并提供相對(duì)的適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。鑒于同源重組核酸酶的普遍存在，這種選擇性優(yōu)勢(shì)可能在各種質(zhì)粒和病毒競(jìng)爭(zhēng)以及病毒-宿主相互作用中具有廣泛的進(jìn)化意義?！?/p>

這項(xiàng)研究的共同第一作者、分子生物學(xué)系的博士后學(xué)者Erica Birkholz博士表示：“這是首次證明自私基因元素可以為它入侵的宿主有機(jī)體提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。理解自私基因元素并不總是純粹‘自私’的，這對(duì)于更好地理解所有生命領(lǐng)域的基因組進(jìn)化具有重要意義?！?/p>

在這項(xiàng)研究中，研究人員重點(diǎn)分析了“巨型”噬菌體的動(dòng)態(tài)，當(dāng)兩個(gè)噬菌體共同感染單個(gè)細(xì)菌細(xì)胞并相互競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，內(nèi)含子的核酸酶（作為一種DNA切割工具）發(fā)揮了作用。研究表明，來(lái)自一個(gè)噬菌體的移動(dòng)內(nèi)含子的核酸酶干擾了競(jìng)爭(zhēng)噬菌體的基因組，因此被認(rèn)為是一種戰(zhàn)斗工具，因?yàn)樗挥涗浀角懈盍烁?jìng)爭(zhēng)噬菌體基因組中的一個(gè)關(guān)鍵基因，從而破壞了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手正確組裝其后代并繁殖的能力。

△插圖顯示了內(nèi)含子核酸酶切割競(jìng)爭(zhēng)病毒的DNA并破壞其繁殖過(guò)程。[Pogliano實(shí)驗(yàn)室，加州大學(xué)圣地亞哥分校]

這項(xiàng)研究的重要性在于，噬菌體病毒作為對(duì)抗抗生素耐藥細(xì)菌的治療工具正在興起。醫(yī)生們已經(jīng)開(kāi)始使用噬菌體雞尾酒來(lái)對(duì)抗這種日益嚴(yán)重的感染危機(jī)，新的信息可能在多個(gè)噬菌體的使用中發(fā)揮作用。了解某些噬菌體如何利用自私基因作為對(duì)抗其他噬菌體的武器，有助于研究人員理解為什么某些噬菌體組合可能無(wú)法達(dá)到其全部治療潛力。

生物科學(xué)教授Joe Pogliano博士表示：“這項(xiàng)研究中的噬菌體可以用來(lái)治療與囊性纖維化相關(guān)的細(xì)菌感染。了解它們?nèi)绾蜗嗷ジ?jìng)爭(zhēng)將使我們能夠制作更好的噬菌體治療雞尾酒。”

參考文獻(xiàn)：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl1356

編輯：王洪

排版：李麗