Πώς γιορτάζεις το έτος φάγου; Ακόμα κι αν δεν έχετε ακούσει ποτέ για αυτούς τους μικροσκοπικούς, βακτηριακούς, θανατηφόρους ιούς, τους γνωρίσατε σίγουρα. Στο πλανήτη υπάρχουν τρισεκατομμύρια βακτηριοφάγοι, ή φάγοι και παρόμοιοι ιοί και σε πολλά μέρη ξεπερνούν ακόμη και τα τοπικά βακτηρίδια.
σχετικό περιεχόμενο
- Οι θρόμβοι αίματος, τα ηπατικά κύτταρα και η γρίπη των πτηνών είναι εκπληκτικά όμορφα κάτω από το μικροσκόπιο
Οι φάγοι ειδικεύονται στη μόλυνση των βακτηρίων και την εναλλαγή των γονιδίων ώστε να μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους ξενιστές τους για να αναπαράγουν. Στις διάφορες μορφές τους, οι φάγοι οδηγούν τελικά τις βιολογικές διεργασίες μέσα στο σώμα και στα οικοσυστήματα. Τώρα, ένας αιώνας μετά την ανακάλυψή τους, υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουν για αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα και τις δυνατότητές τους - όπως πώς να σχεδιάσουν κατασκευασμένους ιούς φάγου που μπορούν να δολοφονούν ακόμη και τις πιο βακτηριακές λοιμώξεις που είναι ανθεκτικές στα φάρμακα.
Ο Δάσος Rohwer του Πανεπιστημίου του Σαν Ντιέγκο, συν-συγγραφέας του Life in our Phage World, εξηγεί γιατί θέλει τον κόσμο να σηματοδοτήσει το 2015 ως Έτος Φάγου:
Γιατί να γιορτάσουμε τώρα τους φάγους;
Έχουν περάσει 100 χρόνια τώρα που πραγματικά γνωρίζουμε αυτά τα πράγματα. Ανάλογα με το ποιος θέλετε να πείτε πρώτους φάγους, το πρώτο αρκετά συγκεκριμένο παράδειγμα ήταν το 1915. [Ο βρετανικός βακτηριολόγος Frederick W. Tort γενικά πιστώνεται με την ανακάλυψη.] Και τώρα, μετά από μια πραγματική επιβράδυνση του αριθμού των ανθρώπων στο πεδίο, θα έλεγα ότι υπήρξε μια αναβίωση κατά τα τελευταία δέκα χρόνια ή έτσι. Οι άνθρωποι αναγνωρίζουν ότι αυτά τα πράγματα είναι σημαντικοί παράγοντες στα οικοσυστήματα, τη διαφοροποίηση των μικροβίων, τη γονιδιακή κατανομή - σε ολόκληρο τον τόπο. Έτσι μπορείτε πραγματικά να εμπλακείτε και να συμβάλλετε στον τομέα αυτό και να ανακαλύψετε μερικά νέα, μεγάλα και σημαντικά πράγματα. Από άποψη βιολόγος, αυτό είναι πολύ διασκεδαστικό.
Το γεγονός ότι είναι τόσο πανταχού παρόν είναι σχεδόν λίγο ανησυχητικό.
Υπάρχουν περίπου 10 εκατομμύρια φάγοι σε ένα χιλιοστόλιτρο θαλάσσιου νερού και σχεδόν 100 εκατομμύρια από αυτούς σε ένα γραμμάριο χώματος. Είναι πραγματικά παντού, ουσιαστικά σε όλα όσα μπορείτε να σκεφτείτε και είναι απίστευτα διαφορετικά. Αλλά είναι μόνο μέρος του συστήματος. Είναι εντελώς ακίνδυνοι για εμάς, στις περισσότερες περιπτώσεις. Στην πραγματικότητα, κατά πάσα πιθανότητα μας βοηθούν ως επί το πλείστον.
Τι πράγματα κάνουν;
Λοιπόν, μια σύγκριση ζόμπι είναι σωστή για μια συμπεριφορά. Φάγοι μπαίνουν και κάνουν το DNA τους μέρος του DNA των βακτηριδίων και αυτό συχνά κάνει τα βακτήρια να κάνουν διαφορετικά πράγματα από ό, τι θα είχαν διαφορετικά. Ένας καλός τρόπος να σκεφτεί κανείς πώς λειτουργεί είναι να φαντάζει συμβίωση σε ένα ευρύ φάσμα, από παθογόνους παράγοντες μέχρι αμοιβαίο. Σε οποιοδήποτε τέτοιο σύστημα κοιτάτε, φαίνεται ότι τα γονίδια που κάνουν τις τοπικές προσαρμογές αποκτώνται με μεταφορά. Στο ανθρώπινο έντερο, για παράδειγμα, έχετε ένα συγκεκριμένο σύνολο βακτηριδίων που ζουν μαζί σας, αλλά αυτό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας ζωής είναι ότι τα βακτηρίδια αυτά θα αποκτήσουν γονίδια [από φάγους] που μπορούν είτε να είναι χρήσιμα, επιβλαβή ή ουδέτερα για ο οικοδεσπότης.
Επομένως, αυτή η ανταλλαγή DNA μπορεί να έχει ένα τεράστιο εύρος αποτελεσμάτων;
Σωστά. Αυτή είναι η περιοχή όπου οι φάγοι μπορεί μερικές φορές να είναι επιβλαβείς για τους ανθρώπους, όταν τα γονίδια που προκαλούν μια ασθένεια μεταφέρονται από έναν φάγο. Έτσι, πολλά παθογόνα υπάρχουν μόνο επειδή ένα βακτήριο που δεν είναι συνήθως παθογόνο έχει διαφορετικά γονίδια που προστίθενται από έναν φάγο. Πιθανώς το πιο διάσημο παράδειγμα είναι η χολέρα, όπου πραγματικά γνωρίζουν καλά πώς ο φάγος προκαλεί αυτή την ασθένεια. Αυτό συμβαίνει επίσης με πολλά στελέχη του Ε. Coli που προκαλούν τροφική δηλητηρίαση.
Η ζωή στον κόσμο φάγου μας
ΑγοράΤι γίνεται με την εξυπηρετική πλευρά;
Αν κοιτάξετε σε έναν κοραλλιογενή ύφαλο, έχετε βασικά τους ίδιους τύπους βακτηρίων που σχετίζονται με τον ύφαλο. Αλλά τότε βλέπετε σε διαφορετικά μέρη, αποκτήθηκαν διαφορετικά γονίδια που επιτρέπουν στα βακτήρια να προσαρμοστούν στις τοπικές τους συνθήκες. Και σε αυτή την περίπτωση είναι καλό, όσον αφορά την προώθηση της συνολικής υγείας του ύφαλου. Η άλλη πλευρά απλά σκοτώνει τα βακτηρίδια, γιατί αυτό είναι το είδος των τροφίμων τους. Αυτό είναι πραγματικά το άλλο κύριο πράγμα που κάνουν.
Πώς μπορεί αυτή η βακτηριακή δολοφονία να στοχεύει στην ασθένεια;
Αυτό είναι μια σκέψη για 100 χρόνια. Αρχικά οι άνθρωποι πίστευαν ότι βρήκαν μια μαγική σφαίρα, μικροβίων για να σκοτώσουν τα μικρόβια. Αλλά στη συνέχεια άρχισα να χρησιμοποιώ αντιβιοτικά, και ως επί το πλείστον αυτά είναι αυτά που εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε σήμερα. Οι τόποι όπου μπορούν να χρησιμοποιήσουν πολύ φαγητό θεραπεία θα ήταν στη Ρωσία ή την Πολωνία. Αλλά υπάρχει ένα είδος κίνησης για να τα χρησιμοποιήσετε ξανά στον δυτικό κόσμο, ειδικά καθώς πολλά βακτήρια έχουν γίνει ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.
Γιατί οι δυνατότητές τους να καταπολεμήσουν την ασθένεια τόσο μεγάλη;
Υπάρχουν μερικά πλεονεκτήματα. Τα αντιβιοτικά βασικά σκοτώνουν όλα τα βακτηρίδια, ή ένα μεγάλο μέρος τους, και δεν το θέλετε σε πολλές περιπτώσεις. Δεν θέλετε να σκοτώσετε όλα τα βακτήρια στο έντερο σας κάθε φορά που έχετε αυτή τη μόλυνση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι φάγοι είναι τόσο ενδιαφέρουσα: στοχεύουν και κυνηγούν ένα συγκεκριμένο στέλεχος παθογόνου. Επίσης, ένας φάγος γίνεται ένα εκατομμύριο σε μερικές ώρες. Ένα αντιβιοτικό δεν θα ενισχύσει ποτέ, θα πρέπει να τα βάζετε στο σώμα σας. Αλλά με τους φάγους, εάν τα βακτήρια-στόχοι είναι εκεί, θα προσελκύσουν περισσότερα από αυτά τα πράγματα που τα σκοτώνουν, κάτι που ελπίζετε. Και στη συνέχεια, όταν τα βακτήρια-στόχοι έχουν φύγει, οι φάγοι που τρέφονται με αυτό πρέπει να φύγουν επίσης.
Μπορούμε να δημιουργήσουμε τεχνητά φάγους έτσι ώστε να στοχεύουν ακριβώς τα επιβλαβή βακτήρια που ακολουθούμε;
Ναί. Νομίζω ότι η απομόνωσή τους από τους πολλούς διαφορετικούς φάγους στη φύση έχει μια σφοδρή ιστορία - μερικές φορές λειτουργεί, μερικές φορές δεν το κάνει - και από κανονιστικής απόψεως που πάντα θα είναι λίγο επιφανής. Πιστεύω ότι η σύνθεση είναι ο τρόπος που πρόκειται να πάμε. Έχουμε την τεχνολογία τους για αρκετό διάστημα, από τη δεκαετία του 1970 ή ίσως και νωρίτερα, και γνωρίζουμε ένα δίκαιο κομμάτι γι 'αυτούς. Μπορείτε απλά να πάρετε ένα συγκεκριμένο κομμάτι DNA, να το προσθέσετε σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα που έχει τα πρωτεϊνικά μέρη που συνθέτουν ένα φάγο και θα έχετε έναν βιώσιμο φάγο από αυτό. Το DNA ξεκινά τη δημιουργία ενός βιώσιμου φάγου, έτσι είναι πραγματικά ένα είδος μαγικής νανομηχανής.
Ακούγεται ιδανικό, λοιπόν, ποια είναι η φήμη για τις νέες θεραπείες φάγου;
Ξοδεύουμε εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια που αναπτύσσουν ένα αντιβιοτικό. Μέχρι στιγμής, δεν υπήρξε πραγματικά τέτοιο είδος επένδυσης που θα χρειαστεί να αναπτύξετε φάγους στο επίπεδο όπου οι περισσότεροι από εμάς θα ήταν άνετα να τα χρησιμοποιήσουν. Εάν έχω βακτηριακή λοίμωξη, θα πάω ακόμα με τα αντιβιοτικά τώρα.
Πόσο πρέπει ακόμα να μάθουμε μετά από έναν αιώνα μελέτης φάγου;
Γνωρίζουμε πολλά για κάποιες από αυτές, επειδή ήταν τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη της μοριακής βιολογίας, μάθετε πώς δουλεύει το DNA και πραγματικά μαθαίνει πώς να μελετά τα πράγματα σε μοριακό επίπεδο. Έτσι σε αυτή την περίπτωση γνωρίζουμε πολλά. Όταν πρόκειται για το τι συμβαίνει στο περιβάλλον, γνωρίζουμε με πολύ ευρεία εγκεφαλικά επεισόδια τι πράγματα κάνουν, αλλά σχετικά με τις ιδιαιτερότητες του τι συμβαίνει, ακόμη και στο ανθρώπινο σώμα, γνωρίζουμε ελάχιστα.
Η γενετική ποικιλομορφία τους, η οποία είναι κυρίως άγνωστη, είναι απίστευτη. Στα περισσότερα πεδία μπορούμε να πούμε ότι δεν γνωρίζουμε τι κάνει ένα συγκεκριμένο γονίδιο, αλλά τουλάχιστον το έχουμε δει πριν. Με πράγματα φάγου που μπορείτε να πάτε σε οποιοδήποτε περιβάλλον που θέλετε να επιλέξετε και τα περισσότερα από τα γονίδια που μεταφέρουν, ίσως 80 τοις εκατό, όχι μόνο δεν ξέρουμε τίποτα για αυτά τα γονίδια, αλλά ποτέ δεν τα έχουμε ξαναδεί. Είναι μια επιστήμη αρχής σε αυτό το σημείο, και υπάρχουν νέες ανακαλύψεις συμβαίνουν συνεχώς. Είναι ένας από εκείνους τους τόπους που μπορεί κανείς να πάει και είστε βασικά εγγυημένα για να βρείτε κάτι δροσερό.
