讓病毒「改邪歸正」

提起病毒，往往讓人們感到恐懼。重要原因是它看不見、摸不著，但卻能夠快速侵染宿主細胞，並且以超乎想像的速度進行複製。數百年來，醫生幾乎想盡一切辦法來阻斷有害病毒的複製和擴增。

但凡事都有正反兩面。病毒的納米級超微結構和非凡的自我複製能力，可以被化學化工專家利用，製造和組裝各種功能結構，使人類從中受益。利用生物體系實現化工產品生產的生物化工技術，是化學化工的一個重要方向。「活」的生物體，擁有最神奇的化學分子合成和新物質創造的能力。形形色色、形態各異的微生物，包括病毒，都是生物化工的主要研究對象。

以「病毒電池」為例，專家是如何利用M13噬菌體病毒來製造新型高能電池的呢？和其他病毒一樣，M13噬菌體病毒，也被大自然賦予了納米級的、非常精巧的結構。它周身包覆著2700多個拷貝的p8衣殼蛋白，一個末端是具有5個拷貝的p3衣殼蛋白。這些蛋白的結構，由它的單鏈DNA基因決定。通過快速剪切和插入，將新設計的基因序列連接到p8或p3基因的上游，擴增後的新M13噬菌體，就可以在相應衣殼蛋白的末端展示出新的精細結構。當這個改造後的M13噬菌體病毒，侵染了大腸桿菌細胞，就會產生不計其數的、具有新外殼結構的M13複製體。也就是說，只要我們改造基因，就能夠得到我們需要的特殊病毒結構，從而具有精心設計的新功能。

具體到「病毒電池」的構建，美國麻省理工學院的科學家們，首先改造M13噬菌體的p8周身蛋白，將其結合磷酸鐵，再利用p3末端蛋白，「抓住」碳納米管。經過自組裝，排列成可以容納更多鋰離子嵌入、導電性能優異的網狀結構作為電池的正極材料。嵌入位點的大幅度增加，自然就提高了電量，電池功率可以比現有的鋰離子電池提高10倍。

改造基因，使我們獲得了需要的病毒。掌控了病毒改造的規律後，對它的應用，就不僅僅局限在病毒電池這一個方面。例如改造後的M13病毒，不僅能夠幫助我們凈化被重金屬和化學品污染的水，還能夠輔助製備各種高效催化劑；不僅能夠進行靶向給葯或醫學診斷，還能夠開發生物感測器、實現化學品痕量檢測等。

「改邪歸正」的病毒，將在多個領域為我們的生活服務，未來的病毒產品將會超乎你的想像，我們可以展望，未來，高速路上奔跑的汽車可以由病毒來驅動，人們身上穿的衣服可以用病毒來保暖。

（作者單位：清華大學化工系）

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