Biologer har funnet bevis for at virus har en eller annen form for kollektiv intelligens og er i stand til å gjenkjenne "merkene" som deres konkurrenter og pårørende etterlater seg i celler, og å veilede dem når de tar beslutninger, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Nature.
“Disse bakteriofagene (virus som infiserer bakterier) inneholder to atferdsprogrammer. Den ene får cellen til å produsere et stort antall kopier av seg selv og lanserer et program for selvdestruksjon i den, og når den andre er slått på, integreres den i DNA-en og går inn i en "dyp underjordisk" med muligheten for gjenfødelse i fremtiden, "forklarer Nonia Pariente, molekylærbiolog og redaktør av tidsskriftet Nature Microbiology.
Soldater fra evig krig
Sykdommer og infeksjoner er ikke noe bare mennesker og andre flercellede skapninger lider - det har vært en kontinuerlig krig for overlevelse mellom bakterier og virus i flere hundre millioner år. Spor av denne krigen kan finnes overalt - hver milliliter sjøvann inneholder opptil en milliard "bekjempende virus" - bakterier, og rundt 70% av marine mikroorganismer er smittet med dem.
I løpet av milliarder av år med evolusjon har virus lært seg å omgå oppmerksomheten til mikrobielle forsvarssystemer, og sistnevnte har utviklet en slags genetisk "antivirus", CRISPR-Cas9-systemet, som finner spor av viralt DNA i en mikrobs genom og tvinger det til å begå selvmord for å beskytte nabobakterier. Virus svarte på disse "evolusjonære forsvarene" ved å lage et anti-antivirus som undertrykker CRISPR-Cas9, og det biologiske våpenkappløpet fortsatte.
Rotem Sorek fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, og hans kolleger fant et annet veldig interessant eksempel på et "våpen" oppfunnet av virus ved å studere hvordan phi3T-bakteriofagen som infiserer vanlige basiller (Bacillus subtilis) fungerer.
Opprinnelig prøvde forskere å forstå en helt annen ting - hvordan mikrober varsler hverandre om tilstedeværelsen av et virus og forbereder seg på å avvise angrepet. Forskere mente at infiserte bakterier frigjør spesielle signalmolekyler i miljøet som signaliserer til andre mikrober i deres farekoloni.
Kampanjevideo:
For å teste dette hevet Sorek og kollegene en koloni av basiller, smittet dem med phi3T og filtrerte deretter ut væsken som mikrober frigjorde under infeksjonen i kolonien. Biologene la til en del av denne løsningen i en ny bakteriekoloni, noe som antydet at signalmolekylene som deres døde venner slapp ut i næringsmediet, ville forberede dem på et nytt virusangrep og beskytte dem mot infeksjon. Virkeligheten viste seg å være en helt annen.
Hemmelige signaler
Det viste seg at de korte proteinmolekylene arbitrium som biologer isolerte fra denne løsningen, faktisk var ment for virus å kommunisere med hverandre, ikke bakterier, og deres "forfattere" var ikke mikrober, men deres ubudne gjester.
Disse molekylene, som vist av eksperimenter fra israelske genetikere, får viruset til å "bytte" fra ett reproduksjonsprogram til et annet. I nærvær av arbitrium, "går virus" under jorden, og setter seg inn i DNA av bakterier, i stedet for å spre seg i dem og ødelegge celler.
Programbryteren skjer på grunn av at arbitrium blokkerer arbeidet til virusproteinet AimR, som er ansvarlig for å starte prosedyren for å multiplisere viralt DNA og oppløse veggene til bakteriene.
Hvorfor trenger virus det? Dette signalsystemet, forklarer forskere, fungerer som en slags kollektiv intelligens av virus, som gjør at de fleksibelt kan koordinere sin oppførsel. Når det er få virus, er det mer fordelaktig for dem å aktivt formere seg, infisere nye bakterier og drepe dem, men over tid er det for mange av dem, og bakteriene begynner å reagere kollektivt på infeksjon, eller antall basiller faller til ekstremt lave verdier.
På dette tidspunktet bytter virusene til et alternativt infeksjonsprogram, ved hjelp av signaler som arbitrium, og "gjemmer seg i mengden" og venter på en ny mulighet for infeksjon. Sorek sier at teamet hans har funnet mer enn hundre andre molekyler som ligner på arbitrium og AimR i andre bakteriofagvirus, noe som tyder på at mange, eller til og med alle, virus er i stand til å "kommunisere" med sitt eget slag.
Det er mulig at lignende systemer eksisterer i virus som infiserer mennesker, og deres tilstedeværelse kan forklare hvordan HIV og en rekke andre retrovirus gjemmer seg i celler mens de prøver å utvise dem fra kroppen. Hvis forskere klarer å finne et molekyl som får HIV til å "grave seg inn" i cellen for alltid og ikke forlate det, vil problemet med å bekjempe det løses.
