噬菌體其實就是一種專門侵襲細菌的病毒,基本上凡是有細菌的地方都有噬菌體存在,並且其數量往往比細菌還多。根據形態和核酸的分類,已知的噬菌體有19個科,其中大多數的噬菌體都是上圖這個樣子。
每一種噬菌體都有隻會侵襲特定類型的細菌,當它們遇到目標細菌之後,就會附著在細菌的表面,然後利用自己的刺突刺入細菌,接著通過中空的針筒狀結構將自己的遺傳物質注入細菌內部。
噬菌體可分為「烈性噬菌體」和「溫和噬菌體」,前者的遺傳物質會利用細菌內部的物質合成自己的外殼,同時大量複製自己,當達到一定程度的時候,細菌就會被「撐破」,然後新生的噬菌體們就「一鬨而散」,去尋找下一個「獵物」。
而「溫和噬菌體」的遺傳物質則會整合到細菌的染色體上,然後跟著細菌的染色體一起複製。但這種情況一般並不會持續多久,因為這種「溫和噬菌體」通常都會周期性地轉變成「烈性噬菌體」,一旦時機成熟,它們就會在細菌內部迅速增殖,然後在「撐破」細菌後「揚長而去」。
需要指出的是,噬菌體是一種病毒,而病毒則是一種介於「生命」和「非生命」之間的存在,因此它們到底算不算是生物,目前科學界並沒有給出結論,不過一般來講,人們都將病毒稱為「非細胞生物」,所以我們不妨也將其視為生物。
噬菌體的樣子跟一些科幻作品中的納米機器人長得非常相似,左看右看都不像是地球生物,這難免讓人對它們的來歷浮想聯翩。那麼噬菌體的「科幻造型」應該如何解釋呢?
噬菌體最科幻的部位就是它們的「頭部」,這其實就是一團包裹著遺傳物質的蛋白質。從微觀的角度來看,構成噬菌體「頭部」的蛋白質是由多個蛋白質分子構成,而蛋白質分子又是由大量的原子構成,原子可以自發地形成固定的幾何結構,大量的幾何結構結合在一起,就形成了蛋白質的固定形狀。
在這些形狀中,正多面體是形成封閉空間的最合理的結構,而正多面體只有正4、6、8、12、20面體這五種,在體積相同的情況下,正20面體是最節省材料的,正是因為如此,噬菌體的「頭部」才是一個正20面體結構。
需要注意的是,噬菌體選擇了這種看上去很科幻的結構,並不是因為它們擁有某種智慧,而是因為自然選擇的因素,畢竟最節省材料的構造,才最容易「生存」和「繁衍」,而其它長得奇形怪狀的噬菌體則很容易被淘汰。
相對而言,噬菌體的其它部位就更好解釋了,它們針筒狀結構的「身體」,其實就是一種常見的通道蛋白,而它們腿狀結構的「尾部」,也是一種常見的螺旋對稱結構。
值得一提的是,在遠古地球上出現細菌的時候,噬菌體也幾乎是同時出現,也就是說,噬菌體的存在由來已久,因此可以說,並不是噬菌體長得像科幻作品中的納米機器人,而應該是科幻作品中的納米機器人長得像噬菌體。
總而言之,噬菌體的結構雖然精妙,但並不特殊,如果我們將噬菌體視為生物的話,那麼它們就應該是「土生土長」的地球生物。