“折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝。東風不與周郎便，銅雀春深鎖二喬。”湖北赤壁，三國古戰場，因一場驚心動魄的大戰而聞名，也讓孔明（諸葛亮）的智謀被人們稱道至今。出人意料的是，這里竟與一項最新的科學進展產生關聯。
2月21日凌晨，《科學》雜志發表了華中農業大學韓文元教授團隊的一項研究成果，該團隊首次揭示“孔明系統”細菌免疫防御機制。該機制“借用”噬菌體自身成分激活免疫反應的巧妙方式，為人們開啟了理解微生物與噬菌體間生存博弈的全新視角。
韓文元告訴《中國科學報》，這項新發現的機理與孔明先生的智慧如出一轍，給“孔明系統”命名時，他剛好在湖北赤壁，各種巧合湊在一塊，促成了后來的故事。
韓文元教授(右一)帶領團隊開展實驗。張金光/攝
一眼就認定它“是個有意思的發現”
2023年5月的一個清晨，華中農業大學博士生曾志鋒像往常一樣，一絲不茍地盯著生物信息學數據看。
屏幕上一簇特殊的基因組序列引起了他的注意——這組位于細菌“防御島”（細菌免疫系統的基因聚集區）附近的基因簇，由三個基因構成：腺苷脫氨酶、HAM1樣非典型嘌呤NTP焦磷酸酶和含SIR2樣結構域的蛋白。
“他們中誰長得最好看，我們一眼就能看出來。”曾志鋒介紹，真核生物（如人類）中，上述三個基因的同源蛋白分別承擔著核苷酸代謝、疾病控制和延緩衰老等功能，但它們在細菌中竟以“成簇”形式出現，且緊鄰防御系統，這讓他突然聯想到：“它們或許能組成一套全新的抗噬菌體武器。”
長期的研究，讓團隊成員練就了敏銳的科研“慧眼”。曾志鋒當時就預感到，只要把這個“特殊的基因簇”的機制解析清楚，一定會是一個有意思的發現。
帶著這種興奮，曾志鋒敲開了導師韓文元的辦公室。彼時，團隊剛完成一項細菌免疫領域的重大突破，正需尋找新方向。曾志鋒向韓文元闡述了這個新穎且前人還沒有涉足的研究方向，后者給出肯定答復：“覺得有趣就去做，興趣是最好的老師。”
就這樣，這個科研項目啟動了。
科研不是一件“苦大仇深的事情”
從2023年5月啟動研究，到2024年9月被Science送審，僅用了一年多時間，秘訣何在？
韓文元認為關鍵是興趣和熱愛。他告訴《中國科學報》：“科研不是一件‘苦大仇深’的事情，而是一件充滿探索未知樂趣的事情，興趣和熱愛是最大的動力。”
在團隊成員的眼中，韓文元堪稱科研“勞模”，一年365天，幾乎每天都能見到韓老師，甚至大年初一下午就回到實驗室繼續工作，只因為“放心不下”。
導師對科研的熱愛，感染了團隊成員。當團隊將基因簇合成后，嚴謹的實驗驗證工作也開始了。他們選用近百種噬菌體測試該系統的生理功能，同時在實驗過程中，一些重要實驗儀器需要預約。為了使用儀器，團隊成員有時需要等到凌晨兩點，接到通知后便立刻趕去測試樣品。
2023年10月的一個下午，團隊迎來“關鍵時刻”——經過數百次嘗試，他們發現非典型核苷酸dITP竟是激活KomB-KomC蛋白復合物的“鑰匙”。“那一刻，感覺東風來了，所有線索瞬間貫通。”他們說。
這項突破讓團隊備受鼓舞，隨后，大家齊心協力，經過大量的體內實驗及體外生化實驗，最終驗證了該系統在大腸桿菌體內確實能夠產生激活KomBC的“第二信使”dITP。
看到這樣的重要進展，韓文元有些慶幸自己當年的選擇——他在哥本哈根大學做博士后時，就被同組的、來自華中農業大學的一些學生所打動，“他們尤其專注、執著和勤奮”。韓文元當時就期望回國后能帶著這樣的學生，一起攻克科學難題。因此，當有機會到華中農業大學任教時，他一點都沒有猶豫。
古人智慧賦予科研“有趣的靈魂”
“這個系統像是一位孔明先生，用的是‘草船借箭’的計謀。”談及命名，曾志鋒頗為滿意。
故事要從一個“巧合”說起。2024年9月，論文發表前夕，Science審稿人提議，為這一新發現賦予一個“更有特色的名字”。彼時，韓文元正從長沙返回武漢途中，途經赤壁古戰場。
窗外，長江江風拂面，三國烽煙仿佛昨日——諸葛亮以草船智取曹軍十萬箭矢，以敵之資，破敵之謀。這與他和團隊發現的免疫機制不謀而合：當噬菌體（病毒）入侵時，其攜帶的脫氧核苷酸激酶（DNK）竟被細菌“征用”，協同KomA將普通核苷酸dAMP轉化為信號分子dITP。
后者激活KomB-KomC復合體，降解細胞內煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），通過“能源枯竭”戰術殺死被感染細胞，阻斷噬菌體傳播。
“噬菌體帶著‘箭’（DNK）來攻城，細菌卻借箭阻止其傳播，這不是‘草船借箭’是什么？”曾志鋒說。
受到這一特征的啟發，研究團隊以“草船借箭”故事中足智多謀的軍事家孔明來為其命名，寓意著該系統像諸葛亮一樣，巧妙利用噬菌體的成分完成免疫信號通路。
更絕的是，噬菌體也非“坐以待斃”——以T5噬菌體為例，它可以“料敵先機”從而躲過攻擊，其分泌的Dmp酶可精準降解dAMP，切斷dITP合成路徑，上演“反截糧草”的戲碼。隨后“孔明系統”還會通過模塊化重組實現快速進化。在細菌免疫的微觀戰場上，一場場攻防轉換的“兵家之戰”不斷上演。
“孔明系統”的發現，不僅填補了細菌免疫理論的空白，更蘊含很大的應用潛力。專家介紹，目前，人體核苷酸異常檢測依賴昂貴的大型儀器，而孔明系統對dITP的特異性識別，有望開發出便攜式檢測工具，助力遺傳代謝病（如ADA缺乏癥）診斷及抗癌藥物療效監測。
“微生物世界的‘兵法’或許能改寫人類醫療史。當科學理性遇上文化靈感，當千年智謀照進分子戰場，‘孔明系統’便成了那陣托起科研突破的‘東風’。”韓文元表示。
論文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.ads6055
本文鏈接：受草船借箭故事啟發，他們為新發現取名“孔明”http://m.lensthegame.com/show-11-17765-0.html
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