Existuje aspoň jeden typ vírusu, za ktorý by sme mali byť veľmi vďační

(Nanoklastrovanie/SciencePhotoLibrary/Getty Images)

Vírusy mať zlú povesť. Sú zodpovední za COVID-19 pandemický a a dlhý zoznam chorôb ktoré sužujú ľudstvo od nepamäti. Je na nich čo oslavovať?

veľa biológovia ako ja verte, že existuje, aspoň pre jeden konkrétny typ vírus - menovite bakteriofágy alebo vírusy, ktoré infikujú baktérie. Keď bunka zachytí DNA týchto vírusov, môže obsahovať inštrukcie, ktoré tejto bunke umožnia vykonávať nové triky.

Mocná sila bakteriálnych vírusov

Bakteriofágy alebo skrátene fágy udržujú bakteriálne populácie pod kontrolou, a to na súši aj na mori. Zabíjajú až 40 percent baktérií v oceánoch každý deň , pomáha kontrolovať bakteriálne kvitnutia a redistribúcia organických látok .



Ich schopnosť selektívne zabíjať baktérie vzrušuje aj lekárov. Prirodzené a upravené fágy boli úspešne používaný na liečbu bakteriálnych infekcií ktoré nereagujú na antibiotiká. Tento proces, známy ako fágová terapia , môže pomôcť bojovať antibiotickej rezistencie .

Nedávny výskum poukazuje na ďalšiu dôležitú funkciu fágov: Môžu to byť koneční géniovia prírody, ktorí vytvárajú nové gény, ktoré môžu bunky prerobiť, aby získali nové funkcie.

Fágy sú najrozšírenejšou formou života na planéte, s nemilión – to je 1 s 31 nulami za ňou – z nich plávajúcich po celom svete v každom okamihu.

Ako všetky vírusy, aj fágy majú vysoká rýchlosť replikácie a mutácie , čo znamená, že tvoria veľa variantov s rôznymi vlastnosťami pri každom rozmnožovaní.

Väčšina fágov má a tuhá škrupina nazývaná kapsid ktorý je naplnený ich genetickým materiálom. V mnohých prípadoch má škrupina viac priestoru, než potrebuje fág na uloženie DNA nevyhnutnej na jeho replikáciu.

To znamená, že fágy majú priestor na nosenie dodatočnej genetickej batožiny: gény, ktoré v skutočnosti nie sú potrebné na prežitie fága, ktoré môže ľubovoľne modifikovať.

Ako baktérie prerobili vírusový spínač

Aby sme videli, ako sa to prejavuje, pozrime sa hlbšie na životný cyklus fágov.

Fágy prichádzajú v dvoch hlavných príchutiach: mierne a virulentné. Virulentné fágy , ako mnoho iných vírusov, fungujú na programe invázie-replikácie-zabíjania. Vstúpia do bunky, unesú jej komponenty, urobia si kópie a vybuchnú von.

Mierne fágy , na druhej strane, hrať dlhú hru. Spojia svoju DNA s bunkovou a môžu ležať nečinné roky, kým niečo nespustí ich aktiváciu. Potom sa vrátia k virulentnému správaniu: replikujú sa a vybuchnú.

Mnoho miernych fágov používa poškodenie DNA ako spúšťač. Je to akýsi signál 'Houston, máme problém'.

Ak je DNA bunky poškodená, znamená to, že DNA rezidentného fága pravdepodobne pôjde ďalej, takže fág sa múdro rozhodne skočiť z lode. Gény, ktoré riadia fágy, aby sa replikovali a vybuchli, sú vypnuté, pokiaľ sa nezistí poškodenie DNA.

Baktérie zmenili mechanizmus riadenia tohto životného cyklu, aby vytvorili komplexný genetický systém, ktorý sme ja a moji spolupracovníci študuje viac ako dve desaťročia .

Bakteriálne bunky sa tiež zaujímajú o to, či je ich DNA zničená. Ak áno, aktivujú súbor génov, ktoré sa pokúšajú opraviť DNA. Toto je známe ako bakteriálna SOS odpoveď pretože ak zlyhá, bunka je toast.

Baktérie organizujú reakciu SOS pomocou proteínu podobného spínaču, ktorý reaguje na poškodenie DNA: Zapne sa, ak dôjde k poškodeniu, a zostane vypnutý, ak nie.

Možno nie je prekvapujúce, že bakteriálne a fágové prepínače spolu evolučne súvisia. To vyvoláva otázku: Kto vynašiel prepínač, baktérie alebo vírusy?

Náš predchádzajúci výskum a práce iných výskumníkov naznačujú, že fágy sa tam dostali ako prvé.

V našom nedávna správa , zistili sme, že odpoveď SOS z Bacteroidetes , skupina baktérií, ktoré obsahujú až polovicu baktérií žijúcich vo vašom čreve , je pod kontrolou fágového prepínača, ktorý bol prerobený tak, aby implementoval vlastné komplexné genetické programy baktérií. To naznačuje, že bakteriálne SOS prepínače sú v skutočnosti fágové prepínače, ktoré boli prerobené pred vekami.

Nie sú to len bakteriálne prepínače, ktoré sa zdajú byť fágovými vynálezmi.

Krásna detektívna práca ukázala, že prostredníctvom vznikol aj bakteriálny gén potrebný na delenie buniek „domestikácia“ génu fágového toxínu .

A mnohé bakteriálne útočné systémy, ako napr toxíny a genetické zbrane používa sa na ich injekciu do buniek, ako aj kamufláž používajú na to, aby sa vyhli imunitnému systému, je známe alebo existuje podozrenie, že majú fágový pôvod.

Horná stránka vírusov

Dobre, možno si myslíte, že fágy sú skvelé, ale vírusy, ktoré nás infikujú, určite nie sú cool.

Napriek tomu pribúda dôkazov, že vírusy, ktoré infikujú rastliny a zvieratá, sú tiež hlavným zdrojom genetických inovácií v týchto organizmoch.

Ukázalo sa napríklad, že domestikované vírusové gény hrajú kľúčovú úlohu v vývoj placent cicavcov a udržiavanie ľudskej pokožky vlhkej .

Nedávne dôkazy naznačujú, že aj jadro bunky, v ktorom sa nachádza DNA, mohlo byť tiež vírusovým vynálezom .

Vedci tiež špekulovali, že predkovia dnešných vírusov mohli byť priekopníkmi využitie DNA ako primárnej molekuly pre život . Nie je to málo.

Takže aj keď ste možno zvyknutí myslieť na vírusy ako na typických darebákov, pravdepodobne sú to prírodné elektrárne pre genetické inovácie. Ľudia sú tu dnes pravdepodobne kvôli nim.

Ivan Erill , docent biologických vied, University of Maryland, okres Baltimore .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.