為什麼噬菌體長得那麼科幻? 難道它們不是地球生物?

在地球生物圈裡除了動物和植物之外，還存在著數量極為龐大的微生物，而在微生物之中，細菌的數量又是最多的，根據科學家的估算，地球上的細菌總量大約有5 x 10^30個，不管是天空中還是地面上，又或者是在海洋裡，到處都有它們的蹤跡。

細菌的繁殖主要以細胞分裂的方式進行，當細菌生長到一定程度的時候，它們就會“一分為二”，通常來講，細菌平均每20至30分鐘就可以分裂一次，而繁殖速度慢的細菌，其分裂週期一般也不會超過24個小時。

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據此我們不難想象，數量龐大的細菌以如此快的速度繁殖，估計要不了多久，它們就把地球佔滿了，然而這樣的事情卻並沒有發生，為什麼呢？答案就是，地球上存在著一種細菌的“剋星”——噬菌體。

噬菌體是什麼？

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下圖這個樣子。

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這些噬菌體有一個正20面體結構的“頭部”（其中包裹著它們的遺傳物質）、一個針筒狀結構的“身體”，還有一個腿狀結構的“尾部”，看上去長得相當科幻。

每一種噬菌體都有隻會侵襲特定型別的細菌，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，接著透過中空的針筒狀結構將自己的遺傳物質注入細菌內部。

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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復制。但這種情況一般並不會持續多久，因為這種“溫和噬菌體”通常都會週期性地轉變成“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”。

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為什麼噬菌體長得那麼科幻？難道它們不是地球生物？

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

奈米機器人

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？

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（奈米機器人想象圖）

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。

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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。

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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奈米機器人，而應該是科幻作品中的奈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。

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