Μερικά E. coli πυροδότησαν ιογενείς χειροβομβίδες μέσα σε κοντινά βακτήρια
März 4, 2022Ορισμένα βακτήρια μπορούν να πυροδοτήσουν μη εκραγείς ιογενείς χειροβομβίδες στο DNA των γειτονικών βακτηρίων.
Βέβαιος Escherichia coli βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που ζουν στα ανθρώπινα έντερα, παράγουν μια χημική ουσία που ονομάζεται κολιμπακτίνη. Οτι Η χημική ουσία ξυπνά αδρανείς ιούς μέσα σε κοντινά βακτήριαπου μερικές φορές οδηγεί στην καταστροφή τους, αναφέρουν οι ερευνητές στις 23 Φεβρουαρίου Φύση.
Αυτός ο τύπος βιολογικού πολέμου μεταξύ βακτηρίων δεν έχει περιγραφεί πριν. «Είναι μια ενδιαφέρουσα στρατηγική και είναι επίσης μια επικίνδυνη στρατηγική», λέει η Heather Hendrickson, μια εξελικτική μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Canterbury στο Christchurch της Νέας Ζηλανδίας, η οποία δεν συμμετείχε στην εργασία.
Οι παραγωγοί κολιμπακτίνης πρέπει να έρπουν πάνω στους βακτηριακούς εχθρούς τους και να ενεργοποιήσουν το μη εκρηκτικό διάταγμα που κρύβεται στο DNA των εχθρών. Αυτές οι χειροβομβίδες είναι προφήτες — ιοί που μολύνουν βακτήρια που έχουν εισχωρήσει στο DNA των ξενιστών τους, όπου κρύβονται αβλαβείς και αδρανείς μέχρι να ενεργοποιηθεί κάτι. Αυτό κάτι, σε αυτή την περίπτωση, είναι η βλάβη του DNA που προκαλείται από την κολιμπακτίνη.
Όταν η κολιμπακτίνη εκπέμπει το DNA, ένα βακτηριακό σύστημα επιδιόρθωσης που ονομάζεται απόκριση SOS ξεκινά, ανακάλυψαν η χημική βιολόγος Emily Balskus και οι συνεργάτες της. «Αυτό που έχουν κάνει πολλοί φάγοι είναι να αξιοποιήσουν αυτή την απόκριση», λέει ο Balskus, ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.
«Είναι ένα μήνυμα για αυτούς να εγκαταλείψουν αυτόν τον αδρανές τρόπο ζωής και να ξυπνήσουν για να σκοτώσουν τον οικοδεσπότη τους και να προχωρήσουν για να βρουν έναν νέο οικοδεσπότη», λέει. Μόλις ξυπνήσουν οι φάγοι, αναπαράγονται και ξεσπούν έξω από το κύτταρο ξενιστή, καταστρέφοντάς το.
Αλλά μόλις αυτές οι ιογενείς χειροβομβίδες εκραγούν, μπορούν να μολύνουν άλλα βακτήρια, εκθέτοντας πιθανώς τα επιτιθέμενα βακτήρια και άλλα κοντινά μικρόβια σε βιολογικά σκάγια.
Οι άνθρωποι μπορεί επίσης να πιαστούν στα πυρά. Οι ερευνητές γνώριζαν ήδη ότι η κολιμπακτίνη μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο ανθρώπινο DNA που μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο του παχέος εντέρου. Αλλά γιατί τα βακτήρια θα χρησιμοποιούσαν τη χημική ουσία εναντίον των ανθρώπων δεν ήταν γνωστό.
Η νέα έρευνα προτείνει ότι Ε. coli μπορεί να μην παράγει κολιμπακτίνη για να επιτεθεί στους ανθρώπινους ξενιστές της, αλλά ως αντίμετρο ενάντια σε άλλα μικρόβια, λέει ο Hendrickson (SN: 14/12/21). «Είναι εύκολο να ξεχάσουμε ότι υπάρχει αυτή η συνεχής συζήτηση και ο πόλεμος μεταξύ βακτηρίων και μπορεί να μην είμαστε το επίκεντρο των δραστηριοτήτων τους».
Μεταξύ των βακτηρίων, η κολιμπακτίνη δεν είναι συνήθως ένα θανατηφόρο όπλο. Στα περισσότερα βακτήρια που εξέτασαν η Balskus και οι συνεργάτες της, η κολιμπακτίνη προκάλεσε βλάβη στο DNA, αλλά τα βακτήρια ήταν σε θέση να επιδιορθώσουν τις πληγές. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι η κολιμπακτίνη είναι μια ασταθής χημική ουσία που αποικοδομείται γρήγορα προτού μπορέσει να σπάσει αρκετό DNA για να κάνει ανεπανόρθωτη βλάβη, λέει ο Balskus. Ορισμένα βακτήρια παράγουν επίσης άλλες χημικές ουσίες που εξουδετερώνουν την κολιμπακτίνη προτού καταστρέψει το DNA, διαπίστωσε η ομάδα της. Μόνο τα βακτήρια που έχουν μη εκραγείς προφάγους στο DNA τους και καμία άλλη άμυνα ήταν ευάλωτα σε βακτήρια που παράγουν κολιβακτίνη σε πιάτα εργαστηρίου.
Επειδή η κολιμπακτίνη διασπάται γρήγορα, «υποδηλώνει ότι πρόκειται για μια πολύ μικρής εμβέλειας επικοινωνία», λέει ο Michael Dougherty, ερευνητής μικροβιώματος στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα στο Gainesville που δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Ίσως θα μπορούσε να έχει αποτέλεσμα όταν τα βακτήρια σχηματίζουν βιομεμβράνες όπου υπάρχουν τρισεκατομμύρια βακτήρια στοιβαγμένα το ένα πάνω στο άλλο».
Η κολιμπακτίνη μπορεί να μην είναι ο μόνος παράγοντας που εμπλέκεται στην έκρηξη γειτονικών βακτηρίων, λέει ο συνεργάτης του Dougherty στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, Christian Jobin. Η ομάδα του Balskus δεν απέδειξε ότι η κολιμπακτίνη από μόνη της θα μπορούσε να πυροδοτήσει προφήτες. Ίσως κάτι άλλο σχετικά με την παρουσία του βακτηρίου που παράγει κολιμπακτίνη απαιτείται για να ξεκινήσει τα πυροτεχνήματα, προτείνει.
Οι ερευνητές δεν γνωρίζουν ακόμη εάν η κολιμπακτίνη μπορεί να προκαλέσει προφήτες όταν τα βακτήρια βρίσκονται στα φυσικά τους ενδιαιτήματα, όπως τα έντερα των ανθρώπων και άλλων ζώων. Και ίσως η αφύπνιση των ιών να είναι ατύχημα, εικάζει ο Balskus.
„Μπορεί [colibactin] δεν εξελίχθηκε πραγματικά για να σκοτώσει. Ίσως η πρωταρχική του οικολογική λειτουργία περιλαμβάνει να κάνει κάτι άλλο», λέει. Τι μπορεί να είναι αυτό είναι ένα μυστήριο που η Balskus και οι συνεργάτες της εργάζονται για να λύσουν.
