Biologi ir atraduši pierādījumus tam, ka vīrusiem ir kāda veida kolektīvā inteliģence un viņi spēj atpazīt "zīmes", ko viņu konkurenti un radinieki atstāj šūnās, un vadīt tos, pieņemot lēmumus, teikts žurnālā Nature publicētajā rakstā.
“Šie bakteriofāgi (vīrusi, kas inficē baktērijas) satur divas uzvedības programmas. Viens liek šūnai radīt milzīgu skaitu savu eksemplāru un tajā uzsāk pašiznīcināšanās programmu, un, ieslēdzot otro, tā integrējas DNS un nonāk “dziļā pazemē” ar iespēju atdzimt nākotnē,”skaidro molekulārā bioloģe Nonia Pariente. žurnāla Nature Microbiology redaktore.
Mūžīgā kara karavīri
Slimības un infekcijas nav tas, no kā cieš tikai cilvēki un citas daudzšūnu radības - vairākus simtus miljonu gadu starp baktērijām un vīrusiem ir pastāvīgs karš par izdzīvošanu. Šī kara pēdas var atrast visur - katrā mililitrā jūras ūdens ir līdz pat miljardam "cīņas vīrusu" - baktēriju, un ar tiem ir inficēti aptuveni 70% jūras mikroorganismu.
Miljardu gadu evolūcijas laikā vīrusi ir iemācījušies apiet mikrobu aizsardzības sistēmu uzmanību, un pēdējie ir izstrādājuši sava veida ģenētisko "antivīrusu", CRISPR-Cas9 sistēmu, kas mikrobu genomā atrod vīrusu DNS pēdas un liek tai izdarīt pašnāvību, lai aizsargātu kaimiņu baktērijas. Vīrusi reaģēja uz šīm "evolucionārajām aizsargspējām", izveidojot antivīrusu, kas nomāc CRISPR-Cas9, un bioloģiskā bruņošanās sacensība turpinājās.
Rotems Soreks no Veizmana Zinātnes institūta Rehovotā, Izraēlā, un viņa kolēģi atrada vēl vienu ļoti interesantu vīru izgudrotā “ieroca” piemēru, pētot, kā darbojas phi3T bakteriofāgs, inficējot parastos baciļus (Bacillus subtilis).
Sākotnēji zinātnieki mēģināja saprast pavisam citu lietu - kā mikrobi viens otram paziņo par vīrusa klātbūtni un gatavojas atvairīt tā uzbrukumu. Zinātnieki uzskatīja, ka inficētās baktērijas vidē izlaiž īpašas signālmolekulas, kas citiem kolonijas mikrobiem signalizē par briesmām.
Reklāmas video:
Lai to pārbaudītu, Soreks un viņa kolēģi uzaudzināja baciļu koloniju, inficēja tos ar phi3T un pēc tam filtrēja šķidrumu, ko mikrobi izdalīja kolonijas inficēšanās laikā. Bioloģi daļu šī šķīduma pievienoja jaunajai baktēriju kolonijai, liekot domāt, ka signālmolekulas, kuras viņu mirušie draugi izlaiž barības vielu vidē, sagatavo viņus jaunam vīrusu uzbrukumam un pasargā no infekcijas. Realitāte izrādījās pavisam cita.
Slepenie signāli
Izrādījās, ka īsās olbaltumvielu molekulas arbitrijā, ko biologi izolēja no šī šķīduma, faktiski bija paredzēts vīrusu saziņai savā starpā, nevis ar baktērijām, un to "autori" nebija mikrobi, bet gan viņu neaicinātie viesi.
Šīs molekulas, kā liecina Izraēlas ģenētiķu eksperimenti, liek vīrusam "pāriet" no vienas reprodukcijas programmas uz citu. Šķīrējtiesas klātbūtnē vīrusi “nonāk pazemē”, ievietojot sevi baktēriju DNS, nevis tajos vairojoties un iznīcinot šūnas.
Programmas pārslēgšana notiek tāpēc, ka arbitrijs bloķē vīrusu proteīna AimR darbu, kas ir atbildīgs par vīrusa DNS pavairošanas procedūras uzsākšanu un baktēriju sienu izšķīdināšanu.
Kāpēc vīrusiem tas vajadzīgs? Šī signalizācijas sistēma, kā skaidro zinātnieki, darbojas kā sava veida vīrusu kolektīvā inteliģence, kas ļauj viņiem elastīgi koordinēt savu uzvedību. Ja vīrusu ir maz, viņiem ir izdevīgāk aktīvi vairoties, inficējot jaunas baktērijas un iznīcinot, taču laika gaitā to ir pārāk daudz un baktērijas sāk kolektīvi reaģēt uz infekciju, vai arī baciļu skaits samazinās līdz ārkārtīgi zemām vērtībām.
Šajā brīdī vīrusi pāriet uz alternatīvu infekcijas programmu, izmantojot tādus signālus kā arbitrium, un "slēpjas pūlī", gaidot jaunu iespēju inficēties. Soreks saka, ka viņa komanda ir atradusi vairāk nekā simts citas molekulas, kas līdzīgas arbitrium un AimR citos bakteriofāgu vīrusos, kas liecina, ka daudzi vai pat visi vīrusi spēj "sazināties" ar savu.
Iespējams, ka vīrusos, kas inficē cilvēku, pastāv līdzīgas sistēmas, un to klātbūtne varētu izskaidrot, kā HIV un virkne citu retrovīrusu slēpjas šūnās, mēģinot tos izraidīt no organisma. Ja zinātniekiem izdosies atrast molekulu, kas piespiedīs HIV uz visiem laikiem "iegrimt" šūnā un neatstāt tur, tad cīņa ar to tiks atrisināta.
