CRISPR/Cas的工作原理不是很復雜，當病毒感染細菌之后，細菌會把病毒的基因組序列的片段插入自己的基因組里，這樣病毒的“模樣”就被記錄下來了，細菌存放入侵病毒序列的基因區域呈現出“規律間隔成簇短回文重復序列”（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats， CRISPR），這便是CRISPR。如果下次再有同樣的病毒來的時候，細菌便會調動這些之前插入進來的片段，讓它們帶著一個能夠切割病毒基因組的核酸酶去“殺死”病毒，這個酶便是Cas蛋白。

有研究者宣布他們發現了病毒的免疫系統，病毒要免疫系統干什么？這還要從病毒本身說起。

十九世紀末，荷蘭的茶葉種植園出現了狀況，原本茁壯成長的煙草不知道患上了什么怪病，葉子出現黃綠相間花斑，并且扭曲變形，煙草生長緩慢大量減產。整個煙草行業大受打擊，煙草種植者們苦不堪言，只能向農業學家求助。

德國農業化學家阿道夫·邁耶（Adolph Mayer）接下了這個重擔。他先是仔細考察了種植園中溫度、陽光和土壤的狀況，但并沒有發現什么異常的地方。接下來，聰明的阿道夫設計了一個實驗，他把生病植株的葉片搗碎，把汁液接種到健康植株的葉片上，而這些健康的植株沒過多久，也患上了同樣的疾病。于是，他確定了這種疾病具有傳染性，并把它命名為煙草花葉病。不過，他還是沒有搞清楚煙草花葉病的真正病因。

大約在1892年前后，另一個荷蘭微生物學家馬丁努斯·貝杰林克（Martinus Beijerinck）繼續了煙草花葉病的研究，因為他從事煙草種植業的父親因為這個病而破產。通過前人的研究和自己的發現，貝杰林克認為導致煙草生病的東西是一種比細菌還要小的未知物質。他選擇一種陶瓷濾片來過濾生病植物葉片的汁液，并將過濾后的汁液接種到健康的植株上，這些煙草毫不意外的生病了。貝杰林克在被傳染的煙草上重復了試驗，結論是這些被感染的煙草還能繼續感染其他健康的植株。

在那個科學技術沒有蓬勃發展的年代，貝杰林克當然沒有辦法搞清楚這些比細菌還要小的東西到底是什么。不過他還是給這些他稱之為：“不是動物，不是植物，不是真菌，也不是細菌”的東西起了個名字：病毒（virus）。

今天我們對微生物的了解已經深入許多，它們的“長相”和“身材”也都備了案。細菌的形狀多種多樣，大小一般在0.5微米到5微米之間，1微米是一米的一百萬分之一，而人的頭發大約是50－90微米。而典型的病毒多為球形，直徑只有20－30納米，也就是0.02－0.03微米，遠小于細菌。貝杰林克所使用特制的陶瓷片作為濾器，這種陶瓷片里的孔徑很小，據估計應該在0.2－0.4微米。所以病毒不會被陶瓷片過濾掉，所以在相當長一段時間里，病毒也被稱為濾過性病毒。

隨著對病毒越來越深刻的了解，科學家發個頭小并不是病毒最主要的特征。實際上，與細菌等其他微生物相比，病毒最不一樣的地方在于它們不能夠獨立地完成“生命”周期，也就是說獨立的病毒其實不具備生命的特性。

所以病毒算不上是嚴格意義上的生命，它們只能寄生在宿主細胞內。病毒的基因組僅含有一種核酸，要么是RNA，要么是DNA。病毒的基因組所編碼的蛋白質種類也非常有限，一般也十幾種，主要包括組成病毒顆粒的蛋白和負責病毒基因復制的蛋白，而蛋白質翻譯和物質能量代謝等過程都需要借助宿主細胞來完成。所以病毒沒有辦法獨立生活，但是獨立的病毒也有“死和活”的概念，只有結構完整的病毒顆粒才具有感染宿主細胞的能力。

相比病毒而言，細胞體積要大得多，成分和結構也更為復雜。后者同時含有DNA和RNA兩種核酸，基因組編碼信息量大，能夠自主進行物質能量代謝和蛋白質合成，而且具有增殖的能力或潛力。所以，所有真核細胞和原核細胞，無論是單細胞的還是多細胞的，都和病毒劃清了界限。科學家往往通過上述特征，來區分病毒和細胞生命體（但關于病毒到底是不是生命，科學家們也沒有達成共識）。

做了這么多鋪墊，現在回到我們的主題上面來，研究者所謂的病毒免疫系統是什么東西呢？類似于人體的免疫系統，它其實就是病毒來抵抗其他病毒感染自己的一套防御系統。

什么？！病毒還能感染病毒！

是的，你沒有看錯，科學家們確實找到了一種能夠感染病毒的病毒，但是被感染的這個病毒卻不是普通的病毒，它叫米米病毒（Mimivirus）。

Mimivirus首次發現于1992年，由于體積大到可以直接在光學顯微鏡下看到，當時科學家們以為這是一種新的細菌，所以還用鑒定細菌的革蘭染色法把它們染了一下，結果是陽性。直到2003年，科學家們進一步研究了這個家伙，然后認為它不是細菌，而是病毒，于是直接命名為Mimivirus（mimi：mimicking microbe，酷似細菌），所以直接翻譯就是酷似細菌的病毒，還真是夠直接的。

然而，Mimivirus的發現卻不是一件普通的事情，它徹底刷新了人們對于病毒的認識，原因在于，它太大了。（本文不會進一步討論大病毒，但其實隨后不久科學家們又發現了好幾種比Mimivirus更大的病毒）

Mimivirus的直徑大約在0.4-0.5微米，它的直徑比脊髓灰質炎病毒（直徑約為0.02-0.03微米）大幾十倍，幾乎不能通過細菌濾器，所以這種寄生物放在過去，肯定是不會被歸入病毒范疇的。

Mimivirus之大不僅體現在體積上，它的基因組含有近120萬個堿基對，相比之下，脊髓灰質炎病毒僅含有約7500個堿基對?？茖W家對其基因組序列分析后發現，這種病毒大約編碼將近1000個基因，是一般病毒的幾十倍到上百倍，而且其中相當一部分從來沒有在已知的病毒中發現過。更讓科學家驚訝的是，這種病毒竟然自己編碼了涉及基因組DNA修復和蛋白質翻譯功能的部分基因，而這些功能一直以來都被認為僅存在于細胞生命體中。不過，由于Mimivirus沒有編碼核糖體相關蛋白，所以它仍然需要借助宿主細胞的翻譯系統才能完成自己蛋白質的翻譯。換句話說就是，Mimivirus還是必須在細胞宿主內才能夠“生活”，它在一定程度上仍然符合經典病毒的特征。

在正式將Mimivirus劃入病毒五年之后，科學家們發現了能夠感染mMimivirus的病毒，病毒學家們暈倒了一大片。

是這樣的，Mimivirus感染的宿主是阿米巴原蟲，于是有一隊科學家想用阿米巴來找到更多的大病毒，于是他們把一種稱為多食棘阿米巴（Acanthamoeba polyphaga）放進從巴黎一個冷卻塔打來的水里，他們真還找到了一種新的大病毒，而且它還更大一些，于是這群富有童心的科學家們把它命名為了mMamavirus（媽媽病毒）。為什么要在冷卻塔里來找呢，因為1992年第一個mMimivirus就是在英國的一個冷卻塔里找到的。

米米媽媽這類大病毒在感染阿米巴原蟲后，會在阿米巴內制造一個稱為“大病毒工廠”（giant viral factory）的結構來制造新的病毒后代，科學家們在用電子顯微鏡觀察Mamavirus的時候，在大病毒工廠內又發現了另一種新病毒。

病毒共同感染的情況并不少見，而且科學家們還發現過一些稱之為衛星病毒的家伙，這是一類缺陷病毒，它們單獨感染宿主細胞時不能復制擴增，需要另一種病毒的輔助才行，比如丁型肝炎病毒（HDV）在擴增的時候需要乙型肝炎病毒（HBV）來提供包膜。不過這類衛星病毒并不會對相伴的病毒造成傷害。

而這個新病毒就不一樣了，它與Mamavirus共同感染一個阿米巴原蟲后，會進入“大病毒工廠”，并將里面的“機器”搶奪過來，用于“生產”自己的子孫后代。這樣一來，Mamavirus的“生產”就受到了極大地影響，不但減產，而且后代往往還帶有缺陷。

所以，科學家們認為這種新病毒更像是Mamavirus的“寄生蟲”，它感染Mamavirus的過程類似于病毒感染宿主細胞。我們都知道感染細菌的病毒叫噬菌體，所以這群科學家們首創性地把這種病毒叫作“噬病毒體”。由于這種新病毒也類似于是Mamavirus的衛星病毒，他們又拿人類第一顆衛星的名字給這個病毒命了名——Sputnik。

Sputnik的大小與經典的病毒差不多，直徑約為50納米，基因組只含有21個基因。在這21個基因中，有13個基因與已經發現的病毒基因具有相似性，而有三個基因卻與 Mamavirus的基因相似。這可能是Sputnik在“大病毒工廠”中制造自己后代的時候從宿主那里掠奪來的基因，而當Sputnik感染其他大病毒的時候，還有可能將這些基因“送給”新宿主。這種基因在不同大病毒個體之間傳遞的過程被稱為基因的水平轉移，而噬病毒體便是基因的搬運工?；蛩睫D移的現象在自然界中廣泛存在，在高等生物中也會發生，這也是自然界生物進化的重要推動力，而推手便是各種各樣的病毒。

病毒需要感染宿主細胞才能夠復制擴增，而宿主也進化出了抵抗病毒的系統來保護自己。在高等動物體內，存在復雜而完善的免疫系統來抵抗各種病原體的入侵，而近年來科學家在細菌中也發現了抵抗病毒入侵的免疫系統，這個名為CRISPR／Cas 的免疫系統在經過改造之后還可以被用于編輯真核細胞的基因組，近年來被生物學家們競相追捧。

CRISPR/Cas的工作原理不是很復雜，當病毒感染細菌之后，細菌會把病毒的基因組序列的片段插入自己的基因組里，這樣病毒的“模樣”就被記錄下來了，細菌存放入侵病毒序列的基因區域呈現出“規律間隔成簇短回文重復序列”（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats， CRISPR），這便是CRISPR。如果下次再有同樣的病毒來的時候，細菌便會調動這些之前插入進來的片段，讓它們帶著一個能夠切割病毒基因組的核酸酶去“殺死”病毒，這個酶便是Cas蛋白。

受到CRISPR／Cas的啟示，科學家們認為大病毒應該也會有防御噬病毒體感染的免疫系統。在2014年的時候，一種感染Mimivirus的新噬病毒體被發現了，它的名字叫Zamilon，它的發現使得科學家們的猜測得以驗證。

科學家們發現有一些Mimivirus可以抵御Zamilon的入侵，經過復雜的分析和實驗，科學家們在這些Mimivirus的基因組內真的發現了Zamilon的基因片段。如果在這些Mimivirus的基因組上清除這個片段所在的基因，Mimivirus便失去了抵御Zamilon的能力。在這個基因的附近，科學家們還找到了類似細菌Cas蛋白的核酸酶，這表明Mimivirus的免疫系統作用的原理應該和細菌的CIRSPR／Cas差不多。也就是說，大病毒會將感染它的噬病毒體的基因片段插入到自己的基因組里，如果下次再有同樣的入侵者來的時候，這些基因片段會將核酸酶引導到入侵者的基因組上，核酸酶會將噬病毒體的基因組切斷，從而阻止它進一步復制擴增。Mimivirus中發現的免疫系統也有自己的名字：MIMIVIRE（mimivirus virophage resistance element，米米病毒噬病毒體抵抗元件）。

關于病毒是不是生命的問題，科學家們還沒有共識，而大病毒的發現無疑進一步拉近了生命和非生命的距離。在噬病毒體Sputnik發現的時候，有記者在著名的《自然》雜志上發表了一則新聞評論：《噬病毒體的發現表明病毒是活的》。不知道這個記者在看到MIMIVIRE的時候是不是會拍拍大腿，跳起來說：“看！病毒真是活的！”