határok a fiatal elmék számára (Magyar)
absztrakt
a baktériumok nagyon kicsiek, annyira kicsi, hogy még csak nem is látja őket. Tudta, hogy a baktériumok még mindig betegek lehetnek, mint mi? Valójában a világ legtöbb vírusa baktériumokat fertőz meg, nem embereket. Mi történik, ha egy baktérium megfertőződik egy vírussal? Nos, mint mi, sok baktériumnak megvan a saját immunrendszere, amely segít megvédeni a fertőzéseket. A közelmúltban a tudósok felfedeztek néhány új bakteriális immunrendszert., Ezeket a rendszereket teljesen új célokra tudtuk újra felhasználni. Az egyik ilyen immunrendszer, az úgynevezett CRISPR, potenciálisan lehetővé teszi számunkra, hogy a DNS-t bármilyen módon átírjuk, bármilyen élőlényben. Most a tudósok a bakteriális immunrendszereket hatékony eszközként használják mindenféle élőlény DNS-ének pontos szerkesztésére.
A vírusok megfertőzik a baktériumokat
tudta, hogy a baktériumok megbetegedhetnek, mint te? Ha valaha is megfázott, vagy influenza volt, akkor tudja,hogy nem szórakoztató vírussal fertőzni., Nos, kiderül, hogy a legtöbb vírus a világon megfertőzi a baktériumokat az emberek helyett. A tudósok ezeket a vírusokat bakteriofágoknak nevezik (ami szó szerint “baktériumfogyasztókat”jelent). Körülbelül 1030 vírus van az óceánban(ez egy 30 nullával mögötte!). Ez több vírus, mint csillagok az univerzumban! Ezeknek az óceáni vírusoknak a többsége megfertőzi a baktériumokat .
talán mindez új számodra, de a baktériumok és vírusok már nagyon régóta léteznek. A baktériumok az élet eredete óta fejlődnek a vírusok mellett., Több mint 3 milliárd éve állandó csatában vannak bezárva . Ennyi idő után a baktériumok kifejlesztettek néhány trükköt, hogy megvédjék magukat.
A baktériumok megvédik magukat, csakúgy, mint mi
a szervezetnek számos módja van arra, hogy megakadályozza a betegségét, vagy hogy segítsen gyorsabban meggyógyulni, ha beteg. Az első védelmi vonal a bőröd és a membránok a testedben. Ezek távol tartják a csúnya baktériumokat és vírusokat, mint egy falat. Ha kapsz egy vágás, miért van, hogy legyen óvatos, hogy tartsa tisztán? Annak érdekében, hogy ne kapjon fertőzést.,
néha azonban a bőre nem elég, és megbetegszik. Ha lázas vagy, ez annak a jele, hogy a tested megpróbál harcolni bármi is okozza, hogy beteg legyen. Van néhány okos módja a szervezetnek a fertőzés elleni küzdelemre . Miután a szervezet először harcol egy vírus által okozott fertőzéssel, emlékezetet képezhet arról, hogy néz ki ez a vírus. Így nem betegedne meg újra a vírustól. Felismered a “rosszfiút” és visszavágsz. Ezt a memóriát “adaptív immunitásnak” nevezzük, ezért az emberek általában csak egyszer kapják meg a bárányhimlőt, és ezért is működnek az oltóanyagok., A vakcina egy kicsit halott vagy legyengült vírust mutat a szervezetednek, így a szervezeted képes emlékezni a vírusra, és később harcolni az ÉLŐ változat ellen. Néhány vírus azonban idővel megváltozik, így ezek az emlékek nem működnek örökké. Többször is megfázott vagy influenzás volt? Ez azért van, mert ezek a vírusok gyorsan változnak. Minden alkalommal, amikor megbetegszik, valójában a hideg vagy az influenza kissé eltérő változata.
a baktériumok sokkal egyszerűbbnek tűnnek, mint mi. Végül is nagyon kicsik, és csak egyetlen cellából állnak. A baktériumoknak nincs agyuk vagy más szervük., Még az egy cellájuk is sokkal egyszerűbbnek tűnik,mint a saját sejtünk. Ennek ellenére a baktériumok ugyanúgy megvédhetik magukat a vírusoktól, mint mi.
mindenekelőtt minden baktériumot “sejtmembrán” és “sejtfal” vesz körül.”Ezek a struktúrák olyanok, mint a pajzsok, amelyek megvédik a baktériumokat a világtól, hasonlóan ahhoz, ahogyan a bőre megvédi Önt. A vírusoknak egy sejt külső részéhez kell kapcsolódniuk, és át kell piszkálniuk, hogy bejussanak. Ha a baktériumok megváltoztatják sejtfaluk alakját, ez megakadályozhatja, hogy a vírusok ragaszkodjanak hozzájuk. Ezután a baktériumok védettek a fertőzéstől.,
mi történik, ha egy vírus átjut a baktérium sejtfalán? Nos, néhány baktérium adaptív immunitással is rendelkezik, mint mi! Ez azt jelenti, hogy egy vírus emlékét tárolhatják, hogy később megvédjék magukat. A tudósok ezt csak viszonylag nemrégiben fedezték fel . Korábban senki sem gondolta, hogy a baktériumok elég összetettek ahhoz, hogy valami adaptív immunitással rendelkezzenek. A természet továbbra is meglepi a tudósokat új, furcsa dolgokkal. A baktériumok adaptív immunitását biztosító rendszert a “CRISPR” rendszernek nevezzük.,
A CRISPR jelentése “rendszeresen fürtözött-interspaced rövid palindromic ismétlés”, ami bonyolult módja annak, hogy leírja, hogyan néz ki a CRISPR. Amikor a tudósok szekvenálták egyes baktériumok genetikai kódját (DNS-ét), olyan mintát találtak, amelyben ugyanazt a rövid szekvenciát újra és újra megismételték néhány hézaggal (rendszeresen-egymás között). Ezek a rövid ismétlődő bitek palindromok voltak, ami azt jelenti, hogy ugyanúgy néztek előre vagy hátra (mint a “kajak” és a “versenyautó”szavak). Végül az összes ismétlést egymáshoz közel csoportosítva találták a bakteriális DNS-ben., Ezért a tudósok a CRISPR névvel jöttek létre. Elismerjük, hogy a név elég zavaró, de nem aggódnék, ha a helyedben lennék. A tudósok OK munkát kitalálni, hogyan működik a világ, de nem vagyunk nagy jön egyszerű nevek a dolgokat.
hogyan fejti ki hatását a CRISPR?
mit értünk, amikor azt mondjuk, hogy a CRISPR segít a baktériumoknak “emlékezni” egy vírusra? Nos, ahhoz, hogy ezt megértsük, először meg kell értenünk, mi a vírus. Az emberektől eltérően, a baktériumoktól eltérően, a vírusok nem sejtekből készülnek., Ehelyett a vírus egy csomó DNS vagy RNS (a DNS-hez kapcsolódó molekula), szorosan csomagolva egy fehérjékből készült kapszulába. Gondolhatsz a DNS-re, mint egy hosszú könyvre, amely leírja, hogy egy élőlénynek milyennek kell lennie. Például a DNS-ed leírja, hogyan kell működnie a testednek, és ez a “kód”, a körülötted lévő világgal együtt, formálja, hogyan növekszik. Minden élőlény DNS-ként tárolja genetikai kódját,de néhány vírusnak RNS-je van., Az RNS nagyjából ugyanazt teszi, mint a vírusok DNS-e, de egy kicsit másképp épül fel (gondoljon arra, hogy a vírusokat papír helyett kőtablettákra írják).
a fertőzés kezdetén a vírus DNS-ét vagy RNS-ét egy sejtbe injektálják (egy emberi sejt, ha a vírus megfertőzi az embereket, vagy egy baktérium, sejt, ha a vírus megfertőzi a baktériumokat). Ezután a vírus újraprogramozza a sejtet, hogy sok másolatot készítsen a vírusról. Végül ezeket a másolatokat új kapszulákba csomagolják. Végül a sejt nyitva van, és sok újszülött vírus távozik a világba, hogy új sejteket fertőzzön meg., Láthatja, hogyan működik ez az 1. ábrán.
a CRISPR baktériumsejtekben két lépésben működik. Először is, ha egy baktérium CRISPR rendszerrel rendelkezik, kis mennyiségű vírus DNS-t tárolhat. Mindegyik darab lehet gondolni, mint egy másik ” memória.”Most a baktérium ismeri a vírus “kódjának” egy részét, és később “rosszfiúként” ismeri fel., Ha egy vírus egy sejtbe fecskendezi magát, és ez a vírus megegyezik a baktérium egyik tárolt emlékével, akkor a baktérium tudja, hogy valami nincs rendben. Miután a baktérium tudja, hogy fertőzött, elindítja a CRISPR immunitás második lépését. A baktérium a CRISPR rendszerét használja a vírus feldarabolására, mielőtt a vírusnak lehetősége lenne másolatot készíteni magáról. Voila, nincs fertőzés! Megmutatjuk, hogyan működik ez a 2. ábrán. Természetesen a baktériumok nem” gondolkodnak” vagy “tudnak” olyan dolgokat, mint mi, mert nincs agyuk., A CRISPR immunity minden lépése automatikusan megtörténik, de hasznos, ha “memóriának” tekintjük őket, amikor megpróbáljuk megérteni, hogyan működnek.