Új rajzok mutatják a fágok, a baktériumölők furcsa szépségét

Hogyan ünnepli a Phage Évét? Még ha még soha sem hallottál ezekről az apró, baktériumölő vírusokról, akkor feltétlenül találkozott velük. Trilliók bakteriofágok, vagy fágok és hasonló vírusok léteznek a bolygón, és sok helyen felülmúlják a helyi baktériumokat.

kapcsolodo tartalom

• A vérrögök, a májsejtek és a madárinfluenza mikroszkóp alatt meglepően szép

A fágok a baktériumok megfertőzésére és a gének cseréjére szakosodtak, hogy gazdasejtjeikkel replikálódhassanak. Különböző formáikban a fágok végül a biológiai folyamatokat mozgatják a testben és az ökoszisztémák között. A felfedezésük után egy évszázaddal még sok mindent meg lehet tanulni ezekről az apró lényekről és azok kínzó lehetőségeiről - például hogyan lehet tervezni olyan fágvírusokat, amelyek meg tudják gyilkolni még a leg gyógyszerállóbb baktériumfertőzéseket is.

A San Diego Állami Egyetem Forest Rohwer, az Élet a mi fágvilágban társszerzője elmagyarázza, miért akarja, hogy a világ 2015-et a fág évévé nyilvánítsa:

Miért ünnepeljük a fágokat most?

100 év telt el, amikor valóban tudtunk ezekről a dolgokról. Attól függően, hogy pontosan ki akarja mondani az első felfedezett fágokat, az első nagyon konkrét példa 1915-ben volt. [Frederick W. Tort brit bakteriológus általában a jóváhagyásnak örül.] És most, az emberek számának valódi lassulása után mező, azt mondanám, hogy újjáéledt az elmúlt tíz évben. Az emberek felismerik, hogy ezek a dolgok fontos szerepet játszanak az ökoszisztémákban, a mikrobiális diverzifikációban és a génmegosztásban - egész helyben. Tehát valóban részt vehet és hozzájárulhat ezen a területen, és felfedezhet új, nagy és fontos dolgokat. Biológus szempontjából ez nagyon szórakoztató.

Az a tény, hogy annyira mindenütt jelen vannak, csaknem kissé zavaró.

Olyan mint 10 millió fág van egy milliliter tengervízben, közel 100 millió fág egy gramm talajban. Valójában mindenhol vannak, alapvetően mindenben, amire gondolsz, és hihetetlenül változatosak. De ők csak a rendszer részei. A legtöbb esetben teljesen ártalmatlanok. Valójában valószínűleg nagyrészt segítenek nekünk.

Milyen dolgokat csinálnak?

Nos, egy zombi összehasonlítás helyes az egyik viselkedésnél. A fágok belépnek, és DNS-évé teszik a baktériumok DNS-ét, és ez gyakran a baktériumokat más dolgok megtételére készteti, mint amennyire egyébként volna. Az egyik jó módszer arra, hogy hogyan gondolkodjunk annak működéséről, ha a szimbiózist széles körben elképzeljük, a kórokozóktól a kölcsönhatásig. Bármelyik ilyen rendszerben, amelyet megnézel, úgy tűnik, hogy a helyi adaptációt végző gének transzfer útján szerezhetők meg. Az emberi bélben például van egy bizonyos baktériumkészlet, amely veled él, de ami az élet során történik, az az, hogy ezek a baktériumok olyan géneket szereznek [a fágokból], amelyek hasznosak, ártalmasak vagy semlegesek lehetnek a a gazda.

Tehát ennek a DNS-cserének hatalmas eredményei lehetnek?

Jobb. Valójában ez a terület, ahol a fágok néha ártalmasak lehetnek az emberek számára, amikor a betegséget okozó géneket fág hordozza. Tehát sok kórokozó csak akkor létezik, mert egy olyan baktérium, amely általában nem kórokozó, eltérő géneket tartalmaz a fág által. Valószínűleg a leghíresebb példa a kolera, ahol valóban jól tudják, hogyan okozza a fág ezt a betegséget. Ez megtörténik sok olyan E. coli törzsnél is, amelyek ételmérgezést okoznak.

Élet a fág világunkban

Mi lenne a segítőkész oldallal?

Ha átnéz egy korallzátonyon, akkor alapvetően ugyanazok a baktériumok vannak társítva a zátonyhoz. De akkor különböző helyeken láthatja, hogy különböző géneket szereztek meg, amelyek lehetővé teszik a baktériumok alkalmazkodását a helyi körülményekhez. És ebben az esetben jó dolog, ami elősegíti a zátony általános egészségét. A másik oldal csak a baktériumok elpusztítása, mert ez az élelmiszer. Valójában ez a másik fő dolog, amit csinálnak.

Hogyan működik ez a baktériumgyilkosság a betegség ellen?

Ez már 100 éve gondolkodik. Eredetileg az emberek úgy gondolták, hogy találtak egy mágikus golyót, mikrobákat, amelyek elpusztítják a mikrobákat. De akkor kezdtük el antibiotikumok alkalmazását, és ezek nagy részét ma használjuk. Oroszországban vagy Lengyelországban sok helyen alkalmazhatják a fágterápiát. De van egyfajta mozgalom, hogy újra felhasználjuk őket a nyugati világban, különösen mivel sok baktérium ellenállóvá vált az antibiotikumokkal szemben.

Miért olyan nagy a betegség elleni küzdelem lehetősége?

Van néhány előnye. Az antibiotikumok alapvetően megölik az összes baktériumot, vagy azok nagy részét, és ezt sok esetben nem akarja. Nem akarja megölni a bélben lévő összes baktériumot, amikor ezt a fertőzést megkapja. Ezért annyira érdekes a fágok: Megcélozzák és vadásznak egy adott kórokozótörzset. Ezenkívül egy fág millióval válik pár órán belül. Az antibiotikumok soha nem felerősödnek, ezeket mindig be kell helyeznie a testébe. De a fágok esetén, ha a cél baktériumok ott vannak, ez minél többet vonzza, amelyek megölik, és erre számít. És akkor, amikor a cél baktériumok eltűnnek, a tápláló fágokat is el kell távolítani.

Készíthetünk-e fágokat mesterségesen, hogy pontosan megcélozzuk azokat a káros baktériumokat, amelyek utánunk vagyunk?

Igen. Úgy gondolom, hogy elkülönítve őket a természet számos különféle fágától, kicsit orosz története van - néha működik, néha nem -, és szabályozási szempontból mindig kissé vázlatos. Úgy gondolom, hogy a szintézis az, ahova megyünk. Már jó ideje tervezzük őket, az 1970-es évek óta, vagy talán még korábban is, és elég sokat tudunk róluk. Csak elvehet egy meghatározott darab DNS-t, adhat hozzá egy kémcsőbe, amelyben a fágot alkotó fehérje részek vannak, és ebből kap egy életképes fágot. A DNS elindítja az életképes fág létrehozását, tehát valójában egyfajta varázslatos nanomű.

Ideálisnak hangzik, szóval mi az új fágkezelések holdupja?

Több száz millió dollárt költenek egy antibiotikum fejlesztésére. Eddig valóban nem volt olyan beruházás, amelyre olyan fágokat kellett volna kifejlesztenie, hogy olyan szintre fejlesszék, ahol a legtöbben kényelmesen használnák őket. Ha bakteriális fertőzésem van, akkor még mindig megyek az antibiotikumokkal.

Mennyit kell még megtanulnunk egy évszázados fágvizsgálat után?

Néhányan sokat tudunk, mert ezek voltak az eszközök a molekuláris biológia fejlesztésére, a DNS működésének megismerésére és a dolgok molekuláris szintű tanulmányozására. Tehát ebben az esetben sokat tudunk. A környezetben zajló eseményekről nagyon széles körben tudjuk, hogy mit csinálnak, de mi is történik, még az emberi testben is, nagyon keveset tudunk.

Hihetetlen genetikai sokféleségük, amely többnyire ismeretlen. A legtöbb területen azt mondhatjuk, hogy nem tudjuk, mit csinál egy adott gén, de legalább láttuk már korábban. A fágtartalmú anyagokkal bármilyen környezetbe beléphet, amelyet meg akar választani, és a hordozó gének többségében, talán 80 százalékban, nemcsak nem tudunk semmit ezekről a génekről, de még soha nem láttuk őket. Ez a kezdeti tudomány ezen a ponton, és új felfedezések folyamatosan zajlanak. Ez egyike azoknak a helyeknek, ahol bárki elmehet, és alapvetően garantált, hogy talál valami fantasztikusat.