細菌具有一種免疫系統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一樣，細菌免疫系統面臨的*個挑戰就是要檢測出 “外源物質”與“自身物質”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和蛋白質構成。

在大多數環境中，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。因此細菌需要非常活躍的免疫系統維持存活。

而直到近年，科學家們甚至都還不確定細菌具有一種適應性免疫系統——“記住”過去的遭遇來產生針對性的反應。當幾年前一種叫做CRISPR的細菌適應性系統被發現，這種情況才發生改變。CRISPR免疫機制不僅對于細菌至關重要，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：科學家們已經想到了如何利用這一精巧的CRISPR系統來“編輯”人類基因組——使得它成為了一種適用于廣泛臨床應用的簡便工具。

為了記住感染，CRISPR系統從入侵病毒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的蛋白質復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復制和修復過程鑒別了噬菌體DNA，檢測及復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于這種環繞在我們周圍，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系統的臨床應用中或許可以利用細菌這種逃避自身免疫的方法。