ファージ
1896年、イギリスの細菌学者アーネスト・ハンキン(英語版)は、インドのガンジス川とヤムナー川の水に含まれる何かがコレラに対して顕著な抗菌作用を示し、それは非常に細かい磁器フィルターを通過できることを報告した。1915年、ロンドンのブラウン研究所の監督であるイギリスの細菌学者フレデリック・トウォート(英語版)は、細菌に感染して死滅させる小さな病原体を発見した。彼は、その病原体は次のいずれかに違いないと考えた。
細菌のライフサイクルの段階、
細菌自身が産生する酵素、または、
細菌に寄生して破壊するウイルス。
トウォートの研究は、第一次世界大戦の勃発、資金不足、抗生物質の発見によって中断された。
独立して、パリのパスツール研究所で働いていたフランス系カナダ人の微生物学者フェリックス・デレーユは、1917年9月3日に「赤痢菌に拮抗する目に見えない微生物」を発見したと発表した。デレーユにとって、彼の発見の本質については疑問の余地はなかった。「一瞬にして私が理解した。(寒天培地上の)透明なゾーンの原因は、実際には目に見えない微生物...細菌に寄生するウイルスだった。」デレーユはこのウイルスをバクテリオファージ、バクテリアイーターと呼んだ。(ギリシャ語のphageinから「むさぼり食う」という意味)。彼はまた、赤痢に苦しんでいた男性がバクテリオファージによって健康を取り戻したという劇的な記録も残している。バクテリオファージについての多くの研究を行い、ファージセラピーの概念を導入したのはデレーユであった。
半世紀以上後の1969年、マックス・デルブリュック、アルフレッド・ハーシー、サルバドール・ルリアは、ウイルスの複製とその遺伝子の発見によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。
数分以内に、細菌のリボソームがウイルスのmRNAをタンパク質に翻訳し始める。RNAベースのファージの場合、RNA複製酵素はプロセスの初期に合成される。タンパク質は、細菌のRNAポリメラーゼを修飾するので、ウイルスのmRNAを優先的に転写する。宿主のタンパク質と核酸の正常な合成は阻害され、代わりにウイルス産物の産生を余儀なくされる。これらの産物は、細胞内の新しいウイルスの一部となり、新しいウイルスの組み立てに寄与するヘルパータンパク質、または細胞溶解に関与するタンパク質となる。Walter Fiers(ベルギー、ゲント大学)は、1972年、遺伝子の完全なヌクレオチド配列を初めて確立し、1976年にはバクテリオファージMS2のウイルスゲノムを確立した。いくつかのdsDNAバクテリオファージはリボソームタンパク質をコードしており、ファージ感染時にタンパク質の翻訳を調節していると考えられている。
環境中に存在するバクテリオファージは、チーズスターター培養物の発酵失敗を引き起こす可能性がある。これを回避するために、混合株スターター培養や培養物ローテーション計画を使用することができる。
バクテリオファージは、DNAまたはRNAのゲノムをカプセル化したタンパク質で構成され、単純なものから精巧なものまである。それらのゲノムは、わずか4つの遺伝子(例:MS2)から数100の遺伝子までをコードしている。ファージは、細菌の細胞質にゲノムを注入した後、細菌内で複製する。
バクテリオファージは、生物圏で最も一般的で多様な存在である。バクテリオファージは汎存ウイルスであり、細菌が存在する場所ならどこにでも存在する。地球上には、バクテリオファージが10個以上存在すると推定されており、これは細菌を含む地球上の他のすべての生物を合わせた数よりも多くなっている。ウイルスは、世界の海の水柱(水面から底質への水の概念的な柱)に最も豊富な生物学的実体であり、原核生物に次いで2番目に大きなバイオマス構成要素であり、表面の微生物マット(英語版)で1ミリリットル当たり9x10個のウイルスが検出され、海洋細菌(英語版)の最大70%がファージに感染している可能性がある。
ファージタンパク質はしばしば抗菌活性を持ち、ペプチドミメティック(英語版)、すなわちペプチドを模倣する薬剤のリードとなる可能性がある。ファージリガンド技術(英語版)は、細菌や細菌成分(エンドトキシンなど)の結合や細菌の溶解など、さまざまな用途にファージタンパク質を利用する。