日报标题：看美剧的正确姿势：来分析一下福尔摩斯的槽点和知识点
吴思涵，欢迎关注专栏：老司机的生物学课堂
不知道读者群里有多少人看美剧《基本演绎法》（Elementary），其实就是美版的《福尔摩斯》，由 Jonny Lee Miller 扮演 Sherlock Holmes 和 Lucy Liu 扮演 Joan Watson（改成女性名字）。看番和美剧下饭是日常，不过最近看 Elementary 最新的 S05E12，忽然发现好多知识点和槽点，于是决定写成文章。
这一集的大致剧情是这样的： Sherlock 发现凶案地点的下水道梯子上残留有培养基的味道，并警觉地通知纽约市关闭供水，而 Joan 也联系了人脉，用电镜发现证物中含有某种病毒。再经一系列调查，发现是发明了高端昂贵但销量不佳的家用净水器的环保局官员，雇佣病毒学家合成了一种新的病毒，可耐受水厂的紫外线和氯消毒进入饮用水中，造成市民腹泻，并故意炒作饮水污染的新闻，从而迫使政府不得不为他发明的家用净水器买单，给家家户户安装，最终从中获得大量金钱利益。
我们先来看其中的知识点。
1、可耐受紫外消毒的微生物真的天然存在吗？
尽管剧情设定上，这种病毒是制造出来了，但剧中在推理阶段，对这个生物是否可能存在还是持否定态度的。我当时在看剧时也觉得这种可能性实在太低。
紫外线消毒的基本原理是破坏微生物的核酸（DNA 或 RNA），主要是使其形成嘧啶二聚体和核酸链断裂，而次级消毒机制是氧化损伤生物分子。（具体可阅读这篇文献 Molecular Mechanisms of Ultraviolet Radiation-Induced DNA Damage and Repair 或者翻翻生化书。）由于效果强劲，且无残留（相比化学手段），紫外照射是目前通用的消毒手段之一。还记得以前上微生物实验课时，有一节课是在 LB 平板上涂大肠杆菌，然后一半遮起来一半暴露在紫外灯下三十秒。结果第二天，暴露区域可谓“寸菌不生”。
那么这世界上真的存在能够耐受紫外线消毒的微生物吗？抱着将信将疑的态度（此处贴表情包一定会被续），上网搜了一下，结果是“卧槽还真有”！
我把结果分为两大类，一是实验室诱导的，二是被环境压力选择出来的。
首先贴一篇文献 Experimental evolution of ultraviolet radiation resistance in Escherichia coli（EXPERIMENTAL EVOLUTION OF ULTRAVIOLET RADIATION RESISTANCE IN ESCHERICHIA COLI）。限于篇幅不详说，但主要步骤是，不断用紫外线施加选择压力，看看能否得到耐受菌。结果确实是拿到了，这说明，大肠杆菌在这样的选择压力、以及紫外诱导的高突变率背景下，演化出新的表型。
另外一则比较茚垂四烃的发现来自一条新闻：印度科学家在大气平流层（海拔 40 km 高空）发现 3 株紫外耐受菌。
Indian scientists find 3 UV-resistant bacteria
UV-Resistant Bacteria Discovered In the Stratosphere
https://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090318094642.htm
故事是这样的，科学家搞了个大气球，升到平流层上面去采集空气样本。结果出来个大新闻，他们分离得到 12 个细菌克隆和 6 个真菌克隆。通过 16S RNA 测序，其中 9 个和地球已知的微生物具有 98%的相似性。另 3 个细菌克隆，则是全新的物种（潜台词就是，16S 测序后并无发现显著的同源性，这也一度使得有些媒体猜测是外星微生物……），同时具有显著的抵抗紫外线的能力。
平流层的空气持续暴露在紫外照射之下，剂量是极高的，而这其中竟然分离得到活的微生物，想想还是 hin 可怕的。可惜的是，原始的官方发布页面已经失效，我也无法从中解读更多的信息。
2、等一下，上面说的一大堆都是细菌，那病毒呢？
从总体而言，病毒对紫外的耐受比细菌要强得多。如下表所示：
查了一下，许多净水设备，紫外剂量大概是 40 mJ/cm2（毫焦耳 / 平方厘米），已经可以保证杀灭绝大多数人致病病毒。比如根据上表的数据，灭活 99.9%（即所谓的 3-log 灭活）的 I 型脊髓灰质炎病毒需 14-23 mJ/cm2，SA11 轮状病毒为 23-26 mJ/cm2。而有关极端耐受紫外的病毒的研究，很遗憾的是，在有限的检索时间内，我仅找到一篇关于鱼类病毒的文献：High resistance of fish pathogenic viruses to UV irradiation and ozonated seawater。其中，传染性胰坏死病毒（infectious pancreatic necrosis virus，IPNV）对紫外的耐受性最强，要高达 246 mJ/cm2 的紫外剂量才能杀灭 99.9%的病毒。
微生物抵抗紫外的机制可以大致分为主动机制和被动机制两类。主动机制其实不难理解，由于消毒机制是核酸损伤和氧化损伤，那么只要核酸修复能力和清除氧自由基的能力，超过紫外带来的损伤，就产生紫外耐受了。被动机制的情况稍微复杂一些，可能通过包膜或外壳来保护自己，或者通过增大细胞体积来稀释损伤（前面那篇实验室诱导耐受菌所发现的现象，但研究对象是细菌）。同时，病毒对紫外的敏感性还取决于基因组的结构。普遍认为，双链核酸病毒对紫外的耐受性，比单链的强。而由于病毒是缺乏细胞结构、无法独立进行完整生化代谢的寄生性生物，我推测，其抵御机制主要靠的是被动防御。
涨完了姿势，现在我们来吐吐槽╰(￣▽￣)╭
稍微养过微生物的童鞋都知道，细菌和病毒所用的培养基其实是不一样的，气味更加不可能有相似性。基本上，培养病毒的培养基，就是宿主细胞的培养基。所以不是生物狗的 Sherlock 这里就是乱说了。（神马？你说噬菌体？好吧你赢了。但是剧里面提到的病毒是某种腺病毒。）
这里 Sherlock 童鞋又瞎说了。去除饮水的重金属，一般来说最后一道工序是反渗透。反渗透膜的孔径一般仅有 0.1 nm，而腺病毒直径约 100 nm。所以，在正常工作的反渗透纯水系统中，几乎不可能有任何微生物可以通过。而剧中说，仅有某个特殊型号的净水器才能去除那种抵抗紫外和氯消毒的病毒，更是瞎扯。
