Επιμέλεια: Γιάννα Μυράτ
Τον Μάρτιο του 2020, η Ταγκίντ ντε Καρβάγιο είδε κάτι πραγματικά περίεργο – κάτι που πιστεύει ότι κανένας άλλος επιστήμονας δεν έχει δει ποτέ πριν: έναν ιό με έναν άλλο, μικρότερο ιό, κολλημένο στον «λαιμό» του. Το παρασκήνιο αυτής της ιογενούς προσκόλλησης είναι σαν ένα master class για το πόσο άγρια και παράξενη μπορεί να είναι η βιολογία.
Τα δύο μικρόβια είναι και οι δύο βακτηριοφάγοι, δηλαδή ιοί που μολύνουν βακτήρια, που συλλέχθηκαν από μια μάζα χώματος στο Πούλσβιλ, των ΗΠΑ. Οι βακτηριοφάγοι, είναι από τους πιο άφθονους οργανισμούς στη Γη. Μπορεί να υπάρχουν εκατομμύρια σε ένα γραμμάριο χώματος.
Αλλά με ένα ειδικό είδος μικροσκοπίου που χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων για να συλλάβει εικόνες, η ντε Καρβάγιο είδε μια πραγματικά παράξενη στιγμή – ως μια φωτογράφος άγριας φύσης που απαθανατίζει μια συμπεριφορά ζώων που κανείς δεν περίμενε.
«Μπορούσα να δω κυριολεκτικά εκατοντάδες από αυτούς να είχαν αυτό το μικρό αγόρι κολλημένο στο λαιμό, και προφανώς δεν ήταν τυχαίο», είπε η ντε Καρβάγιο, η οποία διαχειρίζεται το Keith R. Porter Imaging Facility στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ. «Γνωρίζουμε ότι οι ιοί μπορούν να κάνουν καταπληκτικά, ενδιαφέροντα πράγματα. Αλλά αυτό είναι απλώς ένα ακόμα νέο πράγμα που κανείς δεν θα μπορούσε να προβλέψει ότι θα δούμε».
Σε μια πρόσφατη μελέτη στο Journal of the International Society for Microbial Ecology , η ντε Καρβάγιο και οι συνεργάτες της εξηγούν πώς πιθανότατα δημιουργήθηκε το ιικό περίεργο ζευγάρι. Ο μικρός ιός, που ονομάζεται MiniFlayer, έχασε την ικανότητα να δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του μέσα στα κύτταρα, με τον τρόπο που αναπαράγονται οι ιοί. Έτσι, η εξέλιξη επινόησε μια έξυπνη, παρασιτική λύση. Το MiniFlayer εκμεταλλεύεται έναν άλλο ιό, που ονομάζεται MindFlayer, πιάνοντας το από το λαιμό του, και όταν εισέρχονται στα κύτταρα μαζί, το MiniFlayer χρησιμοποιεί τον γενετικό μηχανισμό του συντρόφου του για να πολλαπλασιαστεί.
Ο συνεργάτης της, Ιβάν Έριλ, υπολογιστικός βιολόγος στο UMBC, το παρομοιάζει με ένα βαμπίρ που βυθίζει τα δόντια του στη λεία του. Δεν είναι μια τέλεια αναλογία, αλλά σημειώνει ότι μερικές φορές, όταν βρίσκουν το MindFlayer μόνο του, μπορούν να βρουν «σημάδια από δαγκώματα» όπου ήταν κολλημένα πάνω τους οι έλικες του MiniFlayer.
«Οι ιοί θα κάνουν τα πάντα. Είναι η πιο δημιουργική δύναμη της φύσης», είπε ο Έριλ. «Αν κάτι είναι δυνατό, θα βρουν έναν τρόπο να το κάνουν. Αλλά κανείς δεν περίμενε ότι θα έκαναν κάτι τέτοιο».
Το περίεργο σύμπαν των ιών
Η ανακάλυψη ξεκίνησε με μια προπτυχιακή τάξη που σχεδιάστηκε για να διδάξει στους σπουδαστές βασικές εργαστηριακές τεχνικές, ζητώντας τους να απομονώσουν βακτηριοφάγους από δείγματα εδάφους και να τους μελετήσουν χρησιμοποιώντας γενετική. Η ντε Καρβάγιο εργάζεται με το πρόγραμμα εδώ και επτά χρόνια και λέει ότι για πολλούς από τους σπουδαστές, το να δουν τον βακτηριοφάγο είναι μια συναρπαστική στιγμή, όπως όταν οι γονείς βλέπουν τον υπέρηχο ενός εμβρύου για πρώτη φορά.
Σε αυτήν την περίπτωση, οι προπτυχιακοί σπουδαστές απομόνωσαν και ονόμασαν τον βακτηριοφάγο τους MindFlayer, το 2019. Αλλά η αλληλουχία του γονιδιώματος επέστρεψε αινιγματικά αποτελέσματα, υποδηλώνοντας κάποιο είδος μόλυνσης. Όταν η ντε Καρβάγιο το κοίταξε με μικροσκόπιο, παρατήρησε όχι έναν βακτηριοφάγο, αλλά δύο.
Η «ιοσφαίρα», όπως αποκαλούν οι επιστήμονες το παράξενο σύμπαν των ιών, είναι γνωστό ότι περιλαμβάνει στοιχεία που ονομάζονται «δορυφόροι» που έχουν χάσει την ικανότητά τους να αναπαράγονται μέσα στα κύτταρα. Συνήθως, οι δορυφόροι ξεπερνούν αυτή την ανεπάρκεια ενσωματώνοντας στο γονιδίωμα των κυττάρων που μολύνουν. Παραμονεύουν εκεί έως ότου ένας άλλος ιός, ένας «βοηθός» που έχει τα συστατικά που λείπουν, τυχαίνει να εισέλθει στο κύτταρο. Στη συνέχεια, οι δορυφόροι εκμεταλλεύονται την ευκαιρία για να κάνουν αντίγραφα του εαυτού τους.
Το MiniFlayer είναι δορυφόρος, αλλά σε αντίθεση με την τυπική έκδοση, δεν έχει τη δυνατότητα να κρύβεται μέσα στα κύτταρα. Αυτό αφήνει ένα αίνιγμα: Πώς να βεβαιωθεί κανείς ότι θα καταλήξει στο κελί με τον βοηθό του ταυτόχρονα.
«Αυτό που έκανε αυτός ο ιός είναι να πει, εντάξει, θα κολλήσω στον βοηθό μου, θα κολλήσω στον λαιμό του – και θα ταξιδέψω με τον βοηθό μου μέχρι να βρούμε ένα νέο κύτταρο», είπε ο Έριλ.
Οι ερευνητές ενδιαφέρονται να χρησιμοποιήσουν βακτηριοφάγους, τους φυσικούς θηρευτές των βακτηρίων, ως φάρμακο. Η θεραπεία με ένα τέτοιο βακτηριοφάγο, σύμφωνα με τους επιστήμονες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη στόχευση επιβλαβών λοιμώξεων, μια προσέγγιση που θα μπορούσε να γίνει πιο σημαντική καθώς τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια έχουν γίνει μια αυξανόμενη απειλή.
Οι συγγραφείς της μελέτης ελπίζουν να συνεργαστούν με ομάδες που χρησιμοποιούν διαφορετική μορφή ηλεκτρονικής μικροσκοπίας για να καταλάβουν τι συμβαίνει πιο ξεκάθαρα.
«Δεν ξέρουμε αν ο δορυφόρος εγχέει ή όχι το DNA του στον βοηθό ή αν απλώς κάνει ωτοστόπ για μια βόλτα και μετά του πέφτει, σαν τσιμπούρι», είπε η ντε Καρβάγιο. «Ας ελπίσουμε ότι κάποιος άλλος θα πάρει αυτό το έργο και θα καταλάβει αυτή την πραγματικά ενδιαφέρουσα ερώτηση».
