Biologer har hittat bevis för att virus har någon form av kollektiv intelligens och kan känna igen de "märken" som deras konkurrenter och släktingar lämnar i celler, och vägleda dem när de fattar beslut, enligt en artikel publicerad i tidskriften Nature.
”Dessa bakteriofager (virus som infekterar bakterier) innehåller två beteendeprogram. Man får cellen att producera ett stort antal kopior av sig själv och lanserar ett självförstörelseprogram i den, och när den andra slås på integreras den i sitt DNA och går in i en "djup underjordisk" med möjlighet till väckelse i framtiden, förklarar Nonia Pariente, molekylärbiolog och redaktör för tidskriften Nature Microbiology.
Soldater från evigt krig
Sjukdomar och infektioner är inte något som bara människor och andra flercelliga varelser lider av - det har funnits ett kontinuerligt överlevnadskrig mellan bakterier och virus i flera hundra miljoner år. Spår av detta krig finns överallt - varje milliliter havsvatten innehåller upp till en miljard "bekämpande virus" - bakterier, och cirka 70% av marina mikroorganismer är infekterade med dem.
Under miljarder år av utveckling har virus lärt sig att kringgå uppmärksamheten hos mikrobiella försvarssystem, och de senare har utvecklat ett slags genetiskt "antivirus", CRISPR-Cas9-systemet, som hittar spår av viralt DNA i en mikrobs genom och tvingar det att begå självmord för att skydda närliggande bakterier. Virus svarade på dessa "evolutionära försvar" genom att skapa ett anti-antivirus som undertrycker CRISPR-Cas9, och den biologiska vapenracen fortsatte.
Rotem Sorek från Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel och hans kollegor hittade ett annat mycket intressant exempel på ett "vapen" som uppfanns av virus genom att studera hur phi3T-bakteriofagen, som infekterar vanliga baciller (Bacillus subtilis), fungerar.
Ursprungligen försökte forskare förstå en helt annan sak - hur mikrober meddelar varandra om förekomsten av ett virus och förbereder sig för att avvisa dess attack. Forskare trodde att infekterade bakterier släpper ut speciella signalmolekyler i miljön som signalerar till andra mikrober i deras koloni om fara.
Kampanjvideo:
För att testa detta tog Sorek och hans kollegor fram en koloni av basiller, infekterade dem med phi3T och filtrerade sedan vätskan som mikroberna släppte ut under infektionen i kolonin. Biologerna lade till en del av denna lösning i en ny bakteriekoloni, vilket tyder på att signalmolekylerna som deras döda vänner släppte ut i näringsmediet skulle förbereda dem för en ny attack av virus och skydda dem från infektion. Verkligheten visade sig vara helt annorlunda.
Hemliga signaler
Det visade sig att de korta proteinmolekylerna arbitrium som biologer isolerade från denna lösning faktiskt var avsedda för virus att kommunicera med varandra, inte bakterier, och deras "författare" var inte mikrober, utan deras oinbjudna gäster.
Dessa molekyler, som visas av experimenten med israeliska genetiker, gör att viruset "byter" från ett reproduktionsprogram till ett annat. I närvaro av arbitrium går virus "under jorden" och sätter sig in i bakteriens DNA istället för att sprida sig i dem och förstöra celler.
Programomkopplaren sker eftersom arbitrium blockerar arbetet med det virala proteinet AimR, som är ansvarigt för att starta proceduren för att multiplicera viralt DNA och lösa upp bakteriens väggar.
Varför behöver virus det? Detta signalsystem, förklarar forskare, fungerar som en typ av kollektiv intelligens av virus, som gör att de kan samordna sitt beteende flexibelt. När det finns få virus är det mer fördelaktigt för dem att aktivt multiplicera, infektera nya bakterier och döda dem, men med tiden finns det för många av dem och bakterierna börjar reagera gemensamt på infektion, eller så faller antalet baciller till extremt låga värden.
Vid denna tidpunkt byter virusen till ett alternativt infektionsprogram, med hjälp av signaler som arbitrium och "gömmer sig i mängden" och väntar på en ny infektionsmöjlighet. Sorek säger att hans team har hittat mer än hundra andra molekyler som liknar arbitrium och AimR i andra bakteriofagvirus, vilket tyder på att många eller till och med alla virus kan "kommunicera" med sin egen typ.
Det är möjligt att liknande system finns i virus som infekterar människor, och deras närvaro kan förklara hur HIV och ett antal andra retrovirus gömmer sig i celler när de försöker utvisa dem från kroppen. Om forskare lyckas hitta en molekyl som får HIV att "gräva in" i cellen för alltid och inte lämna det, kommer problemet att bekämpa det att lösas.
