世界各地，细菌都面临着来自一群被称为噬菌体的小型入侵者的迫在眉睫的灭顶之灾。这些细菌的病毒不断寻找它们的靶标，并通过直接入侵细胞，导致一场内部的噩梦，最终导致死亡。
但有些细菌种类有办法反击。它们在基因组中有一个区域，称为规律间隔回文重复序列（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），或CRISPR区域。这个区域就像一个微生物免疫系统，可以抵御入侵的噬菌体。它最初是在大肠杆菌中发现的，但它也存在于多种细菌以及古菌中。对它们来说，这个基因组的小区域提供了对抗其最大敌人的保护。
CRISPRs的功能相对简单。当噬菌体进入细菌细胞时，它的一部分遗传密码会被宿主蛋白捕获并整合到CRISPR位点。此时，这些序列会被转录成RNA，RNA可以与入侵病毒的遗传物质结合，阻止它进一步感染。然后，识别CRISPR的特化蛋白会进来并降解整个复合物。威胁被消除，宿主得以幸存。
然而，CRISPR系统之所以如此有益，在于它能够扩展和记忆。对于每次新进入的噬菌体，都可以实施不同的CRISPR序列，从而阻止并杀死病毒。一旦最初的感染被清除，任何未来想要造成危害的噬菌体也将被无效化。实际上，这很像人类免疫系统，细菌获得了对病毒的获得性免疫。
但虽然这个系统可以提供强大的病毒攻击防护，但如果噬菌体足够相似，能够被免疫反应识别，它才有用。病毒可以相对快速地进化，并最终找出规避细菌防御的方法，再次消灭其受害者。结果迫使细菌再次利用CRISPR系统来阻止攻击。随着时间的推移，一场军备竞赛就此展开，进化最慢的一方最终会失败。
上周，一个美国研究团队探索了细菌与噬菌体之间这种长期的相互博弈。他们旨在探索双方的进化，以确定这是一场永无止境的战斗，还是最终会有一方获胜。他们的发现让他们看到了这场战争的规模，以及战斗可以持续数月而不间断。
该团队专注于嗜热链球菌。这是一种已知参与发酵，特别是在酸奶生产中的细菌。它还拥有一个高效的CRISPR系统。至于噬菌体，他们使用了一种已知能激活免疫反应的菌株。这两种被混合在一起，战斗就此展开。在固定的时间间隔，会从“战场”——在这种情况下是试管——中取出样本，以检查噬菌体的遗传序列以及CRISPR区域。
随着战斗的进行，病毒和细菌不断改变它们的遗传序列。对于噬菌体来说，改变的范围从序列的微小变异到大规模的基因组重排。然而，每一次新变种出现，细菌最终都会找到保护细胞的方法。最终，噬菌体用尽了选择，屈服于细菌免疫。
在所有情况下，病毒滴度下降并最终消失。细菌基因组的较大尺寸以及看似无穷无尽的CRISPR介导防御能力开发能力实在太强大了。然而，在某些情况下，战斗持续了232天。在这个细菌每30分钟就有一代的情况下，这相当于超过10,000代。在人类的尺度上，这大约相当于200,000年。
从实验中获得的信息揭示了从一个群体中消除病毒威胁是多么困难。即使是基因组非常小的噬菌体，也可以持续数千年而没有减缓的迹象。更令人难以置信的是，这一切都发生在一个受控的环境中，只有一个噬菌体和一个细菌。在现实世界中，物种数量庞大，不同菌株之间发生交叉和重组的可能性可能会使这场战斗无限期地延长。
