在最新一期的《自然》期刊上，一组研究者宣布了他们的新发现：一些病毒也具有“免疫系统”（点这里可以阅读论文全文）。什么，病毒还有免疫系统？它们要免疫系统干什么呢？

病毒也能被病毒感染！

免疫系统的任务是对付入侵的病原体，但病毒怎么看都应该是去入侵别人的那一方才对。的确，自从被发现起，病毒就和各种各样的感染疾病联系在一起。病毒不能够独立地完成它们的"生命"周期，因此它们总要感染到某种类型的宿主细胞里去。

但是，科学家们确实发现，一些病毒竟然也会遭到别的病毒的感染，它们的“健康”还因此受到了威胁。

这是怎么回事呢？我们先要从一类奇特的超大号病毒说起。1992年，科学家们发现了一种微生物，它的个头、染色表现看起来都像是细菌，但到了2003年，进一步的研究却发现，它其实是种大块头的病毒。这种酷似细菌的病毒被称为“米米病毒”（Mimivirus）。

显微镜下的米米病毒。图片来自：wikipedia

米米病毒的出现颠覆了人们对病毒的认识：它实在太大了，遗传物质的量也比其他病毒多出了很多。米米病毒的基因数是一般病毒的几十到上百倍，这种病毒甚至还自己编码了涉及基因组DNA修复和蛋白质翻译功能的部分基因。不过，米米病毒还是必须依赖细胞宿主才能“生活”。在米米病毒之后，科学家们又陆续发现了更多巨型病毒，一种比米米病毒个头还大的病毒还被命名成了“妈妈病毒”（Mamavirus）。

米米病毒与其他微生物的个头对比示意图。这种病毒甚至比一些支原体和古菌还要大。图片来自：newscientist.com

这还不算完，在这些大块头被划入病毒之后，科学家们又发现了能够感染它们的病毒！是的，病毒竟然还会被病毒感染，这个消息足以让病毒学家们晕倒一片。

米米病毒等大病毒感染的宿主是阿米巴原虫，它们入侵之后会在阿米巴的体内制造一个“大病毒工厂”（giant viral factory）的结构来制造新的病毒后代。而科学家们用电子显微镜观察这些病毒时，又在大病毒工厂里发现了另一种病毒。

一个细胞同时感染两种病毒的情况并不少见，有些病毒（比如丁型肝炎病毒）甚至只有在另一种病毒的辅助下才能正常复制。但是这一次的情况就不一样了：这种新病毒并不是和大病毒和平共处，而是对后者造成了威胁。它会进入"大病毒工厂"，并将里面的"机器"抢夺过来，用于"生产"自己的子孙后代。这样一来，大病毒的复制就受到了极大影响，不但减产，而且后代往往还带有缺陷。

所以，科学家们认为这种新病毒更像是大病毒们的"寄生虫"，它感染大病毒的过程也像是病毒感染宿主细胞那样。于是，科学家们参照噬菌体，把这些新病毒叫做“噬病毒体”。噬病毒体的个头和经典的病毒差不多，除了与其他病毒类似的基因之外，它们还带有来自米米病毒这样大病毒的基因，这可能就是它们侵占“大病毒工厂”时从宿主那儿掠夺来的。就像其他病毒对宿主细胞做的那样，这些噬病毒体也会把基因转移给它们的大病毒宿主。

大病毒的 “基因剪刀”

有入侵的地方总会有反抗，在演化过程中，宿主们也产生了抵抗病毒感染的系统。高等动物体内有复杂的免疫系统来负责这事儿，而细菌体内也有一套简单有效的防御系统——那就是近年来生物学家们竞相追捧的“基因剪刀”CRISPR／Cas。

当病毒感染细菌之后，细菌会把病毒基因组序列的片段插入自己的基因组里，把病毒的特征记录下来。细菌存放入侵病毒序列的基因区域呈现出"规律间隔成簇短回文重复序列"（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR)，这便是CRISPR。如果下次再有同样的病毒来的时候，细菌便会调动这些之前插入进来的片段，让它们带着一个能够切割病毒基因组的核酸酶去"杀死"病毒，这个酶便是Cas蛋白。这套系统剪切基因的特性也被人类用在了基因编辑当中（更多阅读：我们到底能用基因编辑做些什么？）。

而这一次在米米病毒体内发现的“免疫系统”，它也是和CIRSPR／Cas系统类似的一把“基因剪刀”。2014年的时候，有一种感染米米病毒的新噬病毒体被发现，它的名字叫Zamilon。科学家们发现，有一些米米病毒可以抵御Zamilon，经过分析和实验，他们在这些大病毒的基因组里发现了噬病毒体的基因片段。在这个基因附近，科学家们还找到了类似细菌Cas蛋白的核酸酶“剪刀”。也就是说，大病毒也会把感染它的噬病毒体基因片段“记下来”，并用核酸酶“剪刀”去剪切入侵者的基因组，从而阻止它们进一步扩增。现在，米米病毒中发现的免疫系统也有自己的名字：MIMIVIRE（Mimivirus virophage resistance element，米米病毒噬病毒体抵抗元件）。

米米病毒的“免疫系统”与细菌的CIRSPR／Cas系统有很多相似之处。图片来自参考文献1

关于病毒是不是生命的问题，科学家们还没有共识，而大病毒的发现则进一步模糊了“生命”和“非生命”的边界——这些病毒依然不能独立生存，但却有着复杂的基因和功能，甚至连免疫机制都有了，我们究竟该如何看待它们呢？在第一个噬病毒体发现的时候，有记者在《自然》上发表了一则新闻：《噬病毒体的发现表明病毒是活的》。不知道这个记者在看到MIMIVIRE的时候是不是会拍拍大腿，跳起来说："看！病毒真是活的！"

参考资料：

Levasseur A, Bekliz M, Chabrière E, Pontarotti P, La Scola B & Raoult D. MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage. Nature, Published online 29 February 2016
La Scola, B et al. A giant virus in amoebae. Science 2003; 299:2033
Pearson H. 'Virophage' suggests viruses are alive. Nature 2008; 454:677