viry infikují bakterie

věděli jste, že bakterie mohou onemocnět, stejně jako vy? Pokud jste někdy nachladli nebo jste měli chřipku, víte, že není zábavné infikovat virem., Ukazuje se, že většina virů na světě infikuje bakterie místo lidí. Vědci nazývají tyto viry bakteriofágy (což doslova znamená „bakterie jedlíci“). V oceánu je kolem 1030 virů (to je jeden s 30 nulami za ním!). To je více virů, než jsou hvězdy ve vesmíru! Většina těchto oceánských virů infikuje bakterie .

možná je to všechno pro vás nové, ale bakterie a viry jsou již velmi dlouho. Bakterie se vyvíjejí spolu s viry od vzniku života., Byli uzamčeni v neustálé bitvě více než 3 miliardy let . Po celou tu dobu se bakterie vyvinuly několik triků, jak se bránit.

bakterie se brání, stejně jako my

vaše tělo má spoustu způsobů, jak vám zabránit v nemoci nebo vám pomoci rychleji se zlepšit, když onemocníte. Vaše první linie obrany je vaše kůže a membrány uvnitř vašeho těla. Ty udržují ošklivé bakterie a viry pryč stejně jako zeď. Když dostanete řez, proč musíte být opatrní, abyste ho udrželi v čistotě? Aby nedošlo k infekci.,

někdy však vaše kůže nestačí a onemocníte. Když dostanete horečku, je to znamení, že vaše tělo se snaží bojovat s tím, co způsobuje, že jste nemocní. Existuje několik chytrých způsobů, jak vaše tělo může bojovat proti infekci . Poté, co vaše tělo poprvé bojuje s infekcí virem, může vytvořit vzpomínku na to, jak tento virus vypadá. Tímto způsobem byste se z tohoto viru znovu nezhoršili. Poznáte „padoucha“ a budete se bránit. Tuto paměť nazýváme „adaptivní imunitou“, a proto lidé obvykle dostávají kuřecí neštovice pouze jednou, a to je také důvod, proč vakcíny fungují., Vakcína ukazuje vaše tělo trochu mrtvého nebo oslabeného viru, takže vaše tělo si může vzpomenout na virus a později bojovat proti živé verzi. Některé viry se však časem mění, takže tyto vzpomínky nefungují navždy. Už jste dostali nachlazení nebo chřipku více než jednou? Je to proto, že se tyto viry rychle mění. Pokaždé, když onemocníte, je to vlastně trochu jiná verze nachlazení nebo chřipky.

bakterie se zdají být mnohem jednodušší než my. Koneckonců, jsou opravdu malé a tvoří je pouze jedna buňka. Bakterie nemají mozky ani jiné orgány., Dokonce i jejich jedna buňka vypadá mnohem jednodušší než jedna z našich vlastních buněk. Přesto se bakterie mohou bránit před viry podobně jako my.

nejprve je každá bakterie obklopena „buněčnou membránou“ a “ buněčnou stěnou.“Tyto struktury jsou jako štíty, které chrání bakterie před světem, podobně jako vaše kůže vás chrání. Viry se musí připojit k vnější straně buňky a proniknout dovnitř. Pokud bakterie změní tvar svých buněčných stěn, může to zabránit tomu, aby se na ně viry přilepily. Pak jsou bakterie chráněny před infekcí.,

co se stane, když se virus dostane přes buněčnou stěnu bakterie? Některé bakterie mají také adaptivní imunitu, stejně jako my! To znamená, že mohou uložit paměť viru, který jim pomůže chránit se později. Vědci to objevili teprve relativně nedávno . Předtím si nikdo nemyslel, že bakterie jsou dostatečně složité, aby měly něco jako adaptivní imunita. Příroda stále překvapuje vědce novými, podivnými věcmi. Systém, který poskytuje adaptivní imunitu v bakteriích, nazýváme systémem „CRISPR“.,

CRISPR znamená „pravidelně seskupené krátké palindromické opakování“, což je komplikovaný způsob popisu toho, jak CRISPR vypadá. Když vědci sekvenovány na genetickém kódu některých bakterií (jejich DNA), našli vzor, ve kterém stejné krátké sekvence se opakuje znovu a znovu, s některými mezer v-mezi (pravidelně-nahuštěny). Tyto krátké opakované bity byly palindromy, což znamená, že vypadaly stejně dopředu nebo dozadu (jako slova „kajak“ a „racecar“). Nakonec byly všechny opakování nalezeny seskupené blízko sebe v bakteriální DNA., Proto vědci přišli s názvem CRISPR. Přiznáváme, že jméno je docela matoucí, ale já bych se o to nestaral, kdybych byl vámi. Vědci dělají dobrou práci při zjišťování, jak svět funguje, ale nejsme skvělí při vymýšlení jednoduchých jmen pro věci.

jak CRISPR funguje?

Co máme na mysli, když říkáme, že CRISPR pomáhá bakteriím „zapamatovat si“ virus? Abychom to pochopili, nejprve musíte pochopit, co je virus. Na rozdíl od lidí a na rozdíl od bakterií nejsou viry vyrobeny z buněk., Místo toho je virus banda DNA nebo RNA (molekula související s DNA) pevně zabalená do kapsle vyrobené z bílkovin. DNA můžete považovat za dlouhou knihu popisující, jaká má být živá věc. Například vaše DNA popisuje, jak by vaše tělo mělo fungovat, a tento „kód“ spolu se světem kolem vás utváří, jak rostete. Všechny živé věci ukládají svůj genetický kód jako DNA, ale některé viry mají místo toho RNA., RNA dělá skoro totéž jako DNA pro viry ,ale je postavena trochu jinak (přemýšlejte o kódu pro ty viry, které jsou psány na kamenných tabletách místo papíru).

na začátku infekce se dna nebo RNA viru vstříkne do buňky (lidská buňka, pokud virus infikuje člověka nebo bakteriální buňku, pokud virus infikuje bakterie). Poté virus přeprogramuje buňku, aby vytvořil spoustu kopií viru. Nakonec jsou tyto kopie baleny do nových kapslí. Nakonec je buňka rozbitá a spousta novorozených virů odchází do světa, aby infikovala nové buňky., Můžete vidět, jak to funguje na obrázku 1.

CRISPR v bakteriálních buňkách pracuje ve dvou krocích. Za prvé, když má bakterie systém CRISPR, může ukládat malé kousky virové DNA. Každý z těchto kusů lze považovat za jinou “ paměť.“Nyní bakterie zná část viru „“ kód “ a později ji dokáže rozpoznat jako „padoucha“., Pokud se virus vstříkne do buňky a ten virus odpovídá jedné z uložených vzpomínek bakterie, pak bakterie ví, že je něco špatně. Jakmile bakterie ví, že je infikována, začíná druhý krok imunity CRISPR. Bakterie používá svůj systém CRISPR k rozsekání viru dříve, než má virus šanci vytvořit kopie sebe sama. Voilo, žádná infekce! Ukážeme, jak to funguje na obrázku 2. Bakterie samozřejmě „nemyslí“ nebo „nevědí“ věci jako my, protože nemají mozky., Všechny kroky v CRISPR imunitě se dějí automaticky, ale je užitečné je považovat za „paměť“, když se snažíte pochopit, jak fungují.

proč se tolik staráme o CRISPR?

nedávno byl CRISPR ve zprávách hodně. Lidé jsou velmi nadšeni tímto zvláštním malým systémem, který bakterie používají k boji proti virům! Proč tolik vzrušení se ptáte?, No, ukázalo se, že my lidé jsme velmi dobří v kradení nástroje bakterie vyvíjely po miliony let a jejich použití pro naše vlastní účely. Vědci dokázali změnit CRISPR na způsob „úpravy DNA“. Bakterie používají CRISPR k řezání DNA virů velmi specifickým způsobem. Vědci přišli na to, jak používat CRISPR k řezání jakékoli DNA velmi přesně jakýmkoli způsobem, jakým chceme!

proč vědci chtějí stejně upravovat DNA? Některé lidské nemoci jsou velmi obtížné léčit, protože jsou kódovány do naší DNA. Tato onemocnění nejsou způsobena viry nebo bakteriemi., Některé příklady jsou srpkovitá anémie a cystická fibróza. Tato onemocnění jsou způsobena malými změnami genetického kódu. Tyto změny způsobují, že tělo pracuje mírně odlišně od způsobu, jakým by jinak fungovalo. S CRISPR, můžeme upravit DNA, a možná opravit tyto malé změny. To znamená, že CRISPR by mohl být použit k léčbě některých z těchto genetických onemocnění. To však není všechno. Vědci používají CRISPR k navrhování tvrdších plodin, abychom mohli jíst, snažit se zbavit komárů nesoucích choroby a mnoho dalšího.

stále se učíme, jak nejlépe používat CRISPR jako nástroj., Je důležité, abychom se ujistili, že CRISPR používáme z dobrých důvodů. Nedávno vědec uvedl, že použil CRISPR k úpravě DNA dvou dětí. Snažil se, aby byly odolné vůči určitým chorobám. Globální vědecká komunita byla velmi znepokojena, když se to dozvěděli. Mnoho vědců se obávalo o použité vědecké postupy. Jiní pochybovali, zda výzkumník jednal eticky. Mnoho vědců si myslelo, že přínos nepřevyšuje rizika. Nemoci, kterým by úpravy zabránily, lze snadno předcházet jinými metodami., Technologie CRISPR ještě není dokonalá a může být škodlivá. CRISPR může často zavádět změny do DNA tam, kde to nechceme. Použití technologie na lidech může být riskantní. Je důležité si uvědomit, že jen proto, že vědec může něco udělat, neznamená, že by měl. Vědci po celém světě často pořádají velká setkání, aby diskutovali o těchto otázkách a nejlepší cestě vpřed. Na těchto setkáních se navzájem ptají a členové veřejnosti se ptají: „je někdy v pořádku upravovat DNA člověka?“a“ pokud ano, kdy by to bylo v pořádku?“Co myslíš?, Co když použijeme CRISPR k léčbě nemocí? Co když ji použijeme pro jiné účely, jako je chytřejší nebo silnější lidé? Co když si to mohou dovolit jen některé rodiny? Je důležité, abychom si tyto otázky kladli navzájem a abychom zahrnuli dotčené osoby z celého světa. Tímto způsobem si můžeme vybrat cestu, která lépe zohlední potřeby a starosti všech zúčastněných.

Glosář

Virus: virus je malé množství DNA nebo RNA obklopené proteinovou skořápkou. V podstatě je virus jen návod k použití pro vytváření více virů., Když virus vstupuje živé buňky (lidské buňky, když virus infikuje člověka, nebo bakteriální buňku, když virus napadá bakterie) to přeprogramuje, že buňky a změní buňku na virus továrny.

adaptivní imunita: všechny organismy mají různé typy imunity, které se chrání před infekcí. Adaptivní imunitní systémy umožňují organismům zapamatovat si infekce z minulosti, aby v budoucnu lépe bojovaly proti stejným infekcím.

bakterie: bakterie je mikroskopický organismus tvořený jednou buňkou. Jejich buňky jsou mnohem jednodušší než lidské., Některé bakterie vás mohou zhoršit, ale většina ne. Ve skutečnosti se spoléháte na bakterie ve vašem střevě, abyste zůstali zdraví!

CRISPR: CRISPR je adaptivní imunitní systém, který bakterie používají k potlačení virových infekcí. CRISPR umožňuje bakteriím zapamatovat si viry, které viděli v minulosti, a rozpoznat a bojovat s těmito viry v budoucnu.

editace DNA: vědci přišli na to, jak používat CRISPR k úpravě DNA. To znamená, že mohou potenciálně znovu napsat“ návod k použití“, který říká každému organismu, jak žít a růst. Říkáme tomu “ editace DNA.,“

Střet Zájmů Prohlášení

autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn v nepřítomnosti jakékoli obchodní nebo finanční vztahy, které by mohlo být chápáno jako potenciální konflikt zájmů.

Suttle, C. a. 2005. Viry v moři. Nature 437: 356. doi: 10.1038/nature04160

Chaplin, D. D. 2010. Přehled imunitní odpovědi. J. Alergie Clin. Imunol. 125: S3-23. doi: 10.1016 / j. jaci.2009.12.980