噬菌体生物学：一个世纪的历史回顾

作为感染细菌细胞的小型病毒，噬菌体发现于1915年，百年以后的今天，这些噬菌体对基础生物学、生物技术和人类健康的科研贡献仍然是行之有效、没有减退的，它们的百年华诞是值得我们庆贺的。1915年，细菌学家弗雷德里克·图尔特（frederick twort）发表了篇描述噬菌体类病毒的论文，它们可以感染细菌，在细菌体内繁殖自己并杀死细菌细胞。从那以后，对这些病毒的研究，给生物学带来了巨大的变化，人们把这些病毒命名为噬菌体（bacteriophages, phages）。噬菌体为20世纪的分子生物学革命提供了实验体系和工具，它们的快速发展已经使生态学和进化的基础原理得到了检测。现在，我们知道了噬菌体是成功的生物学实体，它比任何其它生命形式都更加丰余和具有遗传多样性。尽管它们的重要性是显而易见的，但是这些迷人的实体的研究仍然还是一种小而全的科学行为。在此，我们简要地回顾噬菌体研究的历史，希望给新一代的噬菌体科学家们带来鼓舞和激励。 在20世纪早期，大多数噬菌体科学家都对使用病毒作为抗细菌生物感兴趣。这是一个不受控制的科学试验时代，人们被注射以噬菌体，病毒被向水井中倾倒，都是为了希望杀死病原体性细菌、比如导致霍乱的细菌。正是1928年亚历山大·弗莱明爵士（alexander fleming）对抗生素的发现，使这样的研究路线得到了戏剧性的减少。但是今天，由于抗生素抗性成为人们不得不关注的事实，“噬菌体疗法”的概念重新受到了人们的关注。其后，噬菌体科学的发展进入了定量王国，一个研究网络，由生物学家、生物化学家和物理学家组成并命名为“噬菌体群”，使用这些病毒作为模型，进行生命是如何工作的前沿研究。1952年，阿尔弗雷德·赫尔希（alfred hershey）和玛莎·蔡斯（martha chase）进行了一项的实验，用一台高速离心机将放射标记的噬菌体从细菌细胞中去掉，帮助科学家们认识到dna是遗传物质，这项实验后来获得了诺贝尔奖。通过实验发现了许多噬菌体编码的dna操作酶，比如dna和rna聚合酶、连接酶、核酸内切酶和核酸外切酶，接连不断地催生了分子生物学新认识、发展了生物技术产业，现在，世界各地每天都在使用着噬菌体蛋白质。限制性酶类保护着细菌免受噬菌体感染，为分子生物学家们提供了另一种的工具。这种趋势持续到了今天，正如人们所见的，正是研究细菌如何防御噬菌体，使得科学家发现了crispr-cas系统，随之才有基因组编辑革命的到来。

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