Биолозите са открили доказателства, че вирусите имат някаква форма на колективен интелект и са способни да разпознават „белезите“, които техните конкуренти и роднини оставят в клетките, и да ги ръководят при вземането на решения, според статия, публикувана в списание Nature.
„Тези бактериофаги (вируси, които заразяват бактерии) съдържат две програми за поведение. Единият кара клетката да произвежда огромен брой копия от себе си и стартира програма за самоунищожение в нея, а когато втората се включи, тя се интегрира в нейната ДНК и отива в „дълбоко подпочвено пространство“с възможност за съживяване в бъдеще “, обяснява Ноня Париенте, молекулярен биолог и редактор на списание Nature Microbiology.
Войници на вечната война
Болестите и инфекциите не са нещо, от което страдат само хората и другите многоклетъчни същества - от няколкостотин милиона години се води непрекъсната война за оцеляване между бактериите и вирусите. Следи от тази война могат да бъдат намерени навсякъде - всеки милилитър морска вода съдържа до милиард „борбени вируси“- бактерии и около 70% от морските микроорганизми са заразени с тях.
В продължение на милиарди години еволюция вирусите са се научили да заобикалят вниманието на микробните защитни системи и последните са разработили своеобразен генетичен „антивирус“, системата CRISPR-Cas9, която открива следи от вирусна ДНК в генома на микроба и го принуждава да се самоубие, за да защити съседните бактерии. Вирусите реагираха на тези "еволюционни защитни сили", като създадоха анти-антивирус, който потиска CRISPR-Cas9, и състезанието по биологични въоръжения продължи.
Ротем Сорек от Научния институт Вайцман в Реховот, Израел, и колегите му откриха друг много интересен пример за „оръжие“, изобретено от вируси, като изучава как действа бактериофагът phi3T, заразяващ обикновени бацили (Bacillus subtilis).
Първоначално учените се опитаха да разберат съвсем различно нещо - как микробите се уведомяват взаимно за наличието на вирус и се подготвят да отблъснат атаката му. Учените вярват, че заразените бактерии отделят специални сигнални молекули в околната среда, които сигнализират на други микроби в тяхната колония за опасност.
Промоционално видео:
За да проверят това, Сорек и колегите му отглеждат колония от бацили, заразяват ги с phi3T и след това филтрират течността, която микробите отделят по време на инфекцията на колонията. Биолозите добавиха част от това решение към новата колония бактерии, предполагайки, че сигналните молекули, които техните мъртви приятели пуснаха в хранителната среда, ще ги подготвят за нова атака на вируси и ще ги предпазят от инфекция. Реалността се оказа съвсем различна.
Тайни сигнали
Оказа се, че късите протеинови молекули арбитрий, които биолозите изолират от този разтвор, всъщност са предназначени за комуникация между вируси, а не бактерии, а техните „автори“не са микроби, а неканени гости.
Тези молекули, както показват експериментите на израелски генетици, карат вируса да "превключва" от една репродуктивна програма към друга. В присъствието на арбитрий, вирусите "преминават под земята", вкарвайки се в ДНК на бактериите, вместо да се размножават в тях и да унищожават клетките.
Превключването на програмата се случва, защото арбитриумът блокира работата на вирусния протеин AimR, който е отговорен за започване на процедурата за умножаване на вирусна ДНК и разтваряне на стените на бактериите.
Защо се нуждаят от вируси? Тази система за сигнализация, обясняват учените, работи като вид колективна интелигентност на вирусите, която им позволява гъвкаво да координират поведението си. Когато има малко вируси, за тях е по-полезно активно да се размножават, заразявайки нови бактерии и ги убивайки, но с течение на времето има твърде много от тях и бактериите започват да реагират колективно на инфекция или броят на бацилите пада до изключително ниски стойности.
В този момент вирусите преминават към алтернативна програма за заразяване, използвайки сигнали като арбитриум, и се „скриват в тълпата“, в очакване на нова възможност за инфекция. Сорек казва, че неговият екип е открил повече от сто други молекули, подобни на арбитриум и AimR в други бактериофаги вируси, което предполага, че много или дори всички вируси са в състояние да "комуникират" със собствения си вид.
Възможно е подобни системи да съществуват при вируси, заразяващи хората, и тяхното присъствие би могло да обясни как ХИВ и редица други ретровируси се крият в клетките, докато се опитват да ги изгонят от тялото. Ако учените успеят да намерят молекула, която да накара ХИВ да се „вкопае“в клетката завинаги и да не остане там, тогава проблемът с борбата с нея ще бъде решен.