在我們身體深處，一場持續的軍備競賽正在發生。一方面，病毒和細菌不斷尋找新的方法來滲透我們的細胞，而另一方面，我們的身體不斷想出更好的防禦機制來消除這些病原體。這就是疾病和健康通常保持平衡的方式。細菌和它們的致病”入侵者”：病毒和質粒之間也進行著同樣的軍備競賽。

像人類一樣，細菌有各種免疫系統來抵禦病毒等病原體。這些免疫系統通常降解病原體的DNA，使其無害。在瓦赫寧根大學和研究機構生物化學實驗室的助理教授Daan Swarts的研究小組中，已經發現了一種全新的免疫系統，它利用另一種機制來中和入侵者。該研究結果發表在科學雜誌《細胞》上。

在科學雜誌《細胞》上發表的一篇文章中，Daan Swarts研究小組的博士生Bel Koopal描述了這場軍備競賽中的一種新防禦機制。科學家們證明，一種新型的細菌”Argonaute蛋白”，在檢測到入侵的DNA後，故意分解所有具有雄辯名稱的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的分子。

短原核生物Argonaute/TIR-APAZ（SPARTA）系統的機制、功能和應用示意圖。

Argonaute蛋白出現在植物和人類等多細胞生物中，但也出現在細菌等單細胞生物中。這些Argonautes被編程為一小段”引導RNA”或”引導DNA”，以尋找具有相同序列的入侵RNA或DNA。在大多數情況下，入侵者會被切割成更小的、無害的碎片，從而被摧毀。儘管斯瓦特研究中的Argonaute蛋白也使用了引導RNA，但它通過一種根本不同的方法進行防禦：在檢測到入侵的DNA後，它通過分解NAD+完全關閉了細胞。

NAD+分子在細胞的新陳代謝中具有關鍵功能，並保持眾所周知的引擎運轉，使細胞繼續存在。”沒有NAD+，細胞最終會死亡，”斯瓦特解釋說。”這聽起來可能是矛盾的，但這正是要發生的事情。通過讓受感染的細胞死亡，入侵者不能繁殖或傳播到鄰近的細菌。細菌細胞被’犧牲’了，以拯救其他健康的細胞。”

在不同種類的細菌中都發現了這種免疫系統。斯瓦特對這些單細胞生物體擁有如此復雜的防禦機制並不感到驚訝。”人們常常低估了細菌的能力，”他說。”不管細菌有多小，它們的免疫系統已經進化了數百萬年，變得越來越先進。它們必須如此，因為病毒往往也非常複雜。在未來，我們也許能夠利用這種基因工具檢測人體中的疾病。”

Swarts、Koopal和他們的同事進行這項研究主要是出於了解Argonaute蛋白機制的願望。然而，斯瓦茨認為，從長遠來看，這些新的見解也將有實際應用。例如，該研究小組證明了免疫系統可以被分離出來，隨後用一串選擇的引導RNA重新編程。由於NAD+降解可以很容易地被檢測到，Argonaute蛋白可以被用來識別命令中的特定DNA序列。”在未來，我們也許能夠利用這種基因工具檢測人體中的疾病，”Swarts展望道。”但我們還沒有到那一步。就目前而言，我們是被一種基本的好奇心所驅使。”