为什么噬菌体长得那么科幻？难道它们不是地球生物？

在地球生物圈里除了动物和植物之外，还存在着数量极为庞大的微生物，而在微生物之中，细菌的数量又是最多的，根据科学家的估算，地球上的细菌总量大约有5 x 10^30个，不管是天空中还是地面上，又或者是在海洋里，到处都有它们的踪迹。

细菌的繁殖主要以细胞分裂的方式进行，当细菌生长到一定程度的时候，它们就会“一分为二”，通常来讲，细菌平均每20至30分钟就可以分裂一次，而繁殖速度慢的细菌，其分裂周期一般也不会超过24个小时。

据此我们不难想象，数量庞大的细菌以如此快的速度繁殖，估计要不了多久，它们就把地球占满了，然而这样的事情却并没有发生，为什么呢？答案就是，地球上存在着一种细菌的“克星”——噬菌体。

噬菌体是什么？

噬菌体其实就是一种专门侵袭细菌的病毒，基本上凡是有细菌的地方都有噬菌体存在，并且其数量往往比细菌还多。根据形态和核酸的分类，已知的噬菌体有19个科，其中大多数的噬菌体都是下图这个样子。

这些噬菌体有一个正20面体结构的“头部”（其中包裹着它们的遗传物质）、一个针筒状结构的“身体”，还有一个腿状结构的“尾部”，看上去长得相当科幻。

每一种噬菌体都有只会侵袭特定类型的细菌，当它们遇到目标细菌之后，就会附着在细菌的表面，然后利用自己的刺突刺入细菌，接着通过中空的针筒状结构将自己的遗传物质注入细菌内部。

噬菌体可分为“烈性噬菌体”和“温和噬菌体”，前者的遗传物质会利用细菌内部的物质合成自己的外壳，同时大量复制自己，当达到一定程度的时候，细菌就会被“撑破”，然后新生的噬菌体们就“一哄而散”，去寻找下一个“猎物”。

而“温和噬菌体”的遗传物质则会整合到细菌的染色体上，然后跟着细菌的染色体一起复制。但这种情况一般并不会持续多久，因为这种“温和噬菌体”通常都会周期性地转变成“烈性噬菌体”，一旦时机成熟，它们就会在细菌内部迅速增殖，然后在“撑破”细菌后“扬长而去”。

为什么噬菌体长得那么科幻？难道它们不是地球生物？

需要指出的是，噬菌体是一种病毒，而病毒则是一种介于“生命”和“非生命”之间的存在，因此它们到底算不算是生物，目前科学界并没有给出结论，不过一般来讲，人们都将病毒称为“非细胞生物”，所以我们不妨也将其视为生物。

噬菌体的样子跟一些科幻作品中的纳米机器人长得非常相似，左看右看都不像是地球生物，这难免让人对它们的来历浮想联翩。那么噬菌体的“科幻造型”应该如何解释呢？

（纳米机器人想象图）

噬菌体最科幻的部位就是它们的“头部”，这其实就是一团包裹着遗传物质的蛋白质。从微观的角度来看，构成噬菌体“头部”的蛋白质是由多个蛋白质分子构成，而蛋白质分子又是由大量的原子构成，原子可以自发地形成固定的几何结构，大量的几何结构结合在一起，就形成了蛋白质的固定形状。

在这些形状中，正多面体是形成封闭空间的最合理的结构，而正多面体只有正4、6、8、12、20面体这五种，在体积相同的情况下，正20面体是最节省材料的，正是因为如此，噬菌体的“头部”才是一个正20面体结构。

需要注意的是，噬菌体选择了这种看上去很科幻的结构，并不是因为它们拥有某种智慧，而是因为自然选择的因素，毕竟最节省材料的构造，才最容易“生存”和“繁衍”，而其它长得奇形怪状的噬菌体则很容易被淘汰。

相对而言，噬菌体的其它部位就更好解释了，它们针筒状结构的“身体”，其实就是一种常见的通道蛋白，而它们腿状结构的“尾部”，也是一种常见的螺旋对称结构。

值得一提的是，在远古地球上出现细菌的时候，噬菌体也几乎是同时出现，也就是说，噬菌体的存在由来已久，因此可以说，并不是噬菌体长得像科幻作品中的纳米机器人，而应该是科幻作品中的纳米机器人长得像噬菌体。

总而言之，噬菌体的结构虽然精妙，但并不特殊，如果我们将噬菌体视为生物的话，那么它们就应该是“土生土长”的地球生物。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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