A biológusok bizonyítékokat találtak arra, hogy a vírusok valamilyen típusú kollektív intelligenciával rendelkeznek, és képesek felismerni azokat a "jeleket", amelyeket versenytársaik és rokonaik a sejtekben hagynak, és útmutatást adhatnak nekik a döntések meghozatalakor - áll a Nature folyóiratban megjelent cikkben.
„Ezek a bakteriofágok (baktériumokat megfertőző vírusok) két viselkedési programot tartalmaznak. Az egyik arra készteti a sejtet, hogy hatalmas számú példányt állítson elő magából, és önpusztító programot indítson el benne, és amikor a második bekapcsol, beépül a DNS-be, és egy „mély földalattiba” kerül, ahol a jövőben újjáéledhet.”- magyarázza Nonia Pariente, molekuláris biológus a Nature Microbiology folyóirat szerkesztője.
Az örök háború katonái
A betegségeket és fertőzéseket nem csak az emberek és más többsejtű lények szenvedik - a baktériumok és a vírusok között már több száz millió éve folyamatos háború van a túlélésért. Ennek a háborúnak nyomai mindenütt megtalálhatók - minden milliliter tengervíz akár egymilliárd "harci vírust" is tartalmaz - baktérium, és a tengeri mikroorganizmusok mintegy 70% -a megfertőződött velük.
Az evolúció több milliárd éve alatt a vírusok megtanulták kikerülni a mikrobiális védelmi rendszerek figyelmét, és utóbbiak kifejlesztettek egyfajta genetikai "antivírust", a CRISPR-Cas9 rendszert, amely a vírus DNS nyomait találja a mikroba genomjában, és öngyilkosságra kényszeríti a szomszédos baktériumok védelme érdekében. A vírusok erre az "evolúciós védekezésre" reagáltak egy antivírus létrehozásával, amely elnyomja a CRISPR-Cas9-et, és a biológiai fegyverkezési verseny folytatódott.
Rotem Sorek, az izraeli Rehovot-i Weizmann Tudományos Intézet és munkatársai egy másik nagyon érdekes példát találtak a vírusok által kitalált "fegyverre", amikor megvizsgálták, hogyan működik a phi3T bakteriofág, megfertőzve a közönséges bacilusokat (Bacillus subtilis).
Kezdetben a tudósok egy egészen mást próbáltak megérteni - miként értesítik egymást a mikrobák egy vírus jelenlétéről, és hogyan készülnek a támadásának visszaszorítására. A tudósok úgy vélték, hogy a fertőzött baktériumok speciális jelzőmolekulákat szabadítanak fel a környezetbe, amelyek a telepükben élő más mikrobák számára jelzik a veszélyt.
Promóciós videó:
Ennek tesztelésére Sorek és munkatársai egy bacilus kolóniát neveltek fel, phi3T-vel fertőzték meg őket, majd kiszűrték azt a folyadékot, amelyet a mikrobák a telep fertőzése során felszabadítottak. A biológusok ennek a megoldásnak egy részét egy új baktériumteleppel egészítették ki, ami arra utal, hogy a jelzőmolekulák, amelyeket elhalt társaik a tápközegbe engednek, felkészítik őket egy új vírustámadásra és megvédik őket a fertőzéstől. A valóság teljesen másnak bizonyult.
Titkos jelzések
Kiderült, hogy az ebből az oldatból izolált biológusok által választott rövid fehérjemolekulák valójában a vírusok egymással való kommunikációjára voltak hivatottak, nem pedig a baktériumok, és "szerzőik" nem mikrobák, hanem hívatlan vendégeik voltak.
Ezek a molekulák, amint azt az izraeli genetikusok kísérletei megmutatták, a vírust egyik reprodukciós programról a másikra "váltják". Az arbitrium jelenlétében a vírusok „a föld alá kerülnek”, beillesztik magukat a baktériumok DNS-be, ahelyett, hogy bennük szaporodnának és tönkretennék a sejteket.
A programváltás azért következik be, mert az arbitrium blokkolja az AimR vírusfehérje munkáját, amely felelős a vírus DNS-szaporításának megkezdéséért és a baktériumok falainak feloldásáért.
Miért van szükségük a vírusokra? Ez a jelzőrendszer - a tudósok magyarázata szerint - egyfajta kollektív vírusintelligenciaként működik, amely lehetővé teszi számukra, hogy rugalmasan koordinálják viselkedésüket. Ha kevés a vírus, akkor jövedelmezőbb számukra az aktív szaporodás, az új baktériumok megfertőzése és elpusztítása, de idővel túl sok van belőlük, és a baktériumok együttesen kezdenek reagálni a fertőzésre, vagy a bacilusok száma rendkívül alacsony értékre csökken.
Ekkor a vírusok alternatív fertőzési programra váltanak, olyan jelek segítségével, mint az arbitrium, és "elrejtőznek a tömegben", új lehetőségre várva a fertőzésre. Sorek szerint csapata több mint száz, az arbitriumhoz és az AimR-hez hasonló molekulát talált más bakteriofág vírusokban, ami arra utal, hogy sok, vagy akár az összes vírus képes "kommunikálni" a saját fajtájával.
Lehetséges, hogy hasonló rendszerek léteznek az embert megfertőző vírusokban, és jelenlétük megmagyarázhatja, hogy a HIV és számos más retrovírus hogyan bújik meg a sejtekben, miközben megpróbálja kiutasítani őket a szervezetből. Ha a tudósoknak sikerül olyan molekulát találniuk, amely a HIV-t örökké „beássa” a sejtben, és nem hagyja ott, akkor a vele szembeni küzdelem problémája megoldódik.