細菌具有一種免疫系統(tǒng)來對抗稱作為噬菌體的入侵病毒，也許會讓你感到有些驚訝。并且像從單細胞到人類的所有免疫系統(tǒng)一樣，細菌免疫系統(tǒng)面臨的*個挑戰(zhàn)就是要檢測出 “外源物質(zhì)”與“自身物質(zhì)”的差異。這并不簡單，因為病毒、細菌和所有其他的生物都是由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成。

在大多數(shù)環(huán)境中，噬菌體的豐度比細菌要高約10倍。并且像所有的病毒一樣，細菌利用了宿主細胞的復(fù)制機器來生成自身拷貝。它們不斷進化出一些新途徑來做到這一點。因此細菌需要非?；钴S的免疫系統(tǒng)維持存活。

而直到近年，科學(xué)家們甚至都還不確定細菌具有一種適應(yīng)性免疫系統(tǒng)——“記住”過去的遭遇來產(chǎn)生針對性的反應(yīng)。當幾年前一種叫做CRISPR的細菌適應(yīng)性系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，這種情況才發(fā)生改變。CRISPR免疫機制不僅對于細菌至關(guān)重要，對我們的日常生活也造成了重大的影響：例如，當前它被用來保護制造酸奶和奶酪的“好”細菌。它或許還會影響我們的未來：科學(xué)家們已經(jīng)想到了如何利用這一精巧的CRISPR系統(tǒng)來“編輯”人類基因組——使得它成為了一種適用于廣泛臨床應(yīng)用的簡便工具。

為了記住感染，CRISPR系統(tǒng)從入侵病毒DNA處抓取了一段短序列，將它直接插入到細菌基因組中。一些噬菌體DNA被儲存在基因組的特定區(qū)域中；這些形成了免疫記憶。在隨后的感染中，CRISPR利用這些序列構(gòu)建出了與噬菌體遺傳序列相匹配的短RNA鏈。連接這一RNA的蛋白質(zhì)復(fù)合物隨后鑒別出噬菌體DNA然后破壞它。

因此細菌細胞利用它的正常DNA復(fù)制和修復(fù)過程鑒別了噬菌體DNA，檢測及復(fù)查了兩種基本的方式都與“自身”基因組不同的新DNA。通過兩個CRISPR蛋白Cas1和2的活性，細菌免疫系統(tǒng)可以確保它只將外源DNA添加到了免疫“記憶”中，因此可以激活它的防御。

解開細菌免疫系統(tǒng)這個識別自我和非我的謎題，破譯了CRISPR過程中這一步驟的確切機制為我們提供了關(guān)于這種環(huán)繞在我們周圍，始終無處不在的、看不見的對抗的一些重要見解。在未來利用CRISPR系統(tǒng)的臨床應(yīng)用中或許可以利用細菌這種逃避自身免疫的方法。