Biologer har fundet beviser for, at vira har en eller anden form for kollektiv intelligens og er i stand til at genkende de "mærker", som deres konkurrenter og pårørende efterlader i cellerne, og til at vejlede dem, når de træffer beslutninger, ifølge en artikel offentliggjort i tidsskriftet Nature.
”Disse bakteriofager (vira, der inficerer bakterier) indeholder to adfærdsprogrammer. Den ene får cellen til at producere et stort antal kopier af sig selv og lancerer et selvdestruktionsprogram i det, og når det andet er tændt, integreres det i dets DNA og går ind i en "dyb undergrund" med mulighed for genoplivning i fremtiden, "forklarer Nonia Pariente, molekylærbiolog og redaktør af tidsskriftet Nature Microbiology.
Soldater fra evig krig
Sygdomme og infektioner er ikke noget, som kun mennesker og andre flercellede skabninger lider - mellem bakterier og vira har der været en endeløs krig for overlevelse i flere hundrede millioner år. Spor af denne krig kan findes overalt - hver milliliter havvand indeholder op til en milliard "bekæmpende vira" - bakterier, og ca. 70% af marine mikroorganismer er inficeret med dem.
I løbet af milliarder af års udvikling har vira lært at omgå opmærksomheden fra mikrobielle forsvarssystemer, og sidstnævnte har udviklet en slags genetisk "antivirus", CRISPR-Cas9-systemet, som finder spor af viralt DNA i mikrobens genom og tvinger det til at begå selvmord for at beskytte nabobakterier. Virus reagerede på disse "evolutionære forsvar" ved at skabe et anti-antivirus, der undertrykker CRISPR-Cas9, og det biologiske våbenkapløb fortsatte.
Rotem Sorek fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel og hans kolleger fandt et andet meget interessant eksempel på et "våben" opfundet af vira ved at undersøge, hvordan phi3T-bakteriofagen, der inficerer almindelige basiller (Bacillus subtilis), fungerer.
Oprindeligt forsøgte forskere at forstå en helt anden ting - hvordan mikrober underretter hinanden om tilstedeværelsen af en virus og forbereder sig på at afvise dets angreb. Forskere mente, at inficerede bakterier frigiver specielle signalmolekyler i miljøet, der signaliserer til andre mikrober i deres koloni om fare.
Salgsfremmende video:
For at teste dette rejste Sorek og hans kolleger en koloni af baciller, inficerede dem med phi3T og filtrerede derefter væsken, som mikroberne frigav under infektionen i kolonien. Biologerne tilføjede en del af denne løsning til den nye bakteriekoloni, hvilket antydede, at de signalmolekyler, som deres døde venner frigav i næringsmediet, ville forberede dem på et nyt angreb af vira og beskytte dem mod infektion. Virkeligheden viste sig at være en helt anden.
Hemmelige signaler
Det viste sig, at de korte proteinmolekyler arbitrium, som biologer isolerede fra denne opløsning, faktisk var beregnet til vira til at kommunikere med hinanden, ikke bakterier, og deres "forfattere" var ikke mikrober, men deres ubudne gæster.
Disse molekyler, som vist ved eksperimenter fra israelske genetikere, får virussen til at "skifte" fra et reproduktionsprogram til et andet. I nærvær af arbitrium "går vira" under jorden "og indsætter sig selv i bakteriernes DNA i stedet for at sprede sig i dem og ødelægge celler.
Programomskifteren opstår, fordi arbitrium blokerer arbejdet med det virale protein AimR, som er ansvarlig for at starte proceduren til multiplikation af viralt DNA og opløsning af bakteriens vægge.
Hvorfor har vira brug for det? Dette signaleringssystem, forklarer forskere, fungerer som en slags kollektiv intelligens af vira, som giver dem mulighed for fleksibelt at koordinere deres adfærd. Når der er få vira, er det mere rentabelt for dem at aktivt formere sig, inficere nye bakterier og dræbe dem, men over tid er der for mange af dem, og bakterierne begynder at reagere kollektivt på infektion, eller antallet af baciller falder til ekstremt lave værdier.
På dette tidspunkt skifter vira til et alternativt infektionsprogram ved hjælp af signaler som arbitrium og "gemmer sig i mængden" og venter på en ny mulighed for infektion. Sorek siger, at hans team har fundet mere end hundrede andre molekyler, der ligner arbitrium og AimR i andre bakteriofagvira, hvilket tyder på, at mange eller endda alle vira er i stand til at "kommunikere" med deres egen slags.
Det er muligt, at der findes lignende systemer i vira, der inficerer mennesker, og deres tilstedeværelse kunne forklare, hvordan HIV og en række andre retroviraer skjuler sig i celler, mens de prøver at udvise dem fra kroppen. Hvis forskere formår at finde et molekyle, der får HIV til at "grave sig ind" i cellen for evigt og ikke forlade der, så vil problemet med at bekæmpe det blive løst.
