I virus infettano i batteri

Sapevi che i batteri possono ammalarsi, proprio come te? Se hai mai preso un raffreddore o hai avuto l’influenza, sai che non è divertente essere infettato da un virus., Bene, si scopre che la maggior parte dei virus nel mondo infetta i batteri invece delle persone. Gli scienziati chiamano questi virus batteriofagi (che letteralmente significa “mangiatori di batteri”). Ci sono circa 1030 virus nell’oceano (che è uno con 30 zeri dietro di esso!). Questo è più virus che ci sono stelle nell’universo! La maggior parte di questi virus oceanici infettano i batteri .

Forse tutto questo è nuovo per te, ma batteri e virus sono in circolazione da molto tempo. I batteri si sono evoluti insieme ai virus fin dall’origine della vita., Sono stati bloccati in una battaglia costante per oltre 3 miliardi di anni . Dopo tutto quel tempo, i batteri si sono evoluti alcuni trucchi per difendersi.

I batteri si difendono, proprio come facciamo noi

Il tuo corpo ha molti modi per impedirti di ammalarti o per aiutarti a migliorare più rapidamente quando ti ammali. La tua prima linea di difesa è la tua pelle e le membrane all’interno del tuo corpo. Questi tengono via batteri e virus cattivi proprio come un muro. Quando si ottiene un taglio, perché devi stare attento a tenerlo pulito? In modo da non ottenere un’infezione.,

A volte, però, la pelle non è sufficiente, e si ottiene malato. Quando hai la febbre, questo è un segno che il tuo corpo sta cercando di combattere qualsiasi cosa ti stia facendo ammalare. Ci sono alcuni modi intelligenti il tuo corpo può combattere l’infezione . Dopo che il tuo corpo combatte un’infezione da un virus per la prima volta, può formare un ricordo di come appare quel virus. In questo modo, non ti ammaleresti di nuovo da quel virus. Riconoscerai il “cattivo” e reagirai. Chiamiamo questa memoria “immunità adattativa”, ed è per questo che le persone di solito ricevono la varicella solo una volta, ed è anche per questo che i vaccini funzionano., Un vaccino mostra il tuo corpo un po ‘ di un virus morto o indebolito, così il tuo corpo può ricordare il virus e combattere contro la versione viva in seguito. Alcuni virus cambiano nel tempo però, in modo che questi ricordi non funzionano per sempre. Hai avuto un raffreddore o l’influenza più di una volta? Questo perché questi virus cambiano rapidamente. Ogni volta che ti ammali, in realtà è una versione leggermente diversa del raffreddore o dell’influenza.

I batteri sembrano molto più semplici di noi. Dopo tutto, sono davvero piccoli e costituiti solo da una singola cella. I batteri non hanno cervello o altri organi., Anche la loro unica cellula sembra molto più semplice di una delle nostre cellule. Anche così, i batteri possono difendersi dai virus molto come facciamo noi.

Prima di tutto, ogni batterio è circondato da una “membrana cellulare” e una “parete cellulare.”Queste strutture sono come scudi che proteggono i batteri dal mondo, simili al modo in cui la tua pelle ti protegge. I virus devono attaccarsi all’esterno di una cella e penetrare per entrare. Se i batteri cambiano la forma delle loro pareti cellulari, questo può impedire ai virus di attaccarsi a loro. Quindi i batteri sono protetti dalle infezioni.,

Cosa succede se un virus attraversa la parete cellulare di un batterio? Bene, alcuni batteri hanno anche un’immunità adattativa, proprio come facciamo noi! Ciò significa che possono memorizzare una memoria di un virus per aiutarli a proteggersi in seguito. Gli scienziati lo hanno scoperto solo relativamente di recente . Prima, nessuno pensava che i batteri fossero abbastanza complessi da avere qualcosa come l’immunità adattativa. La natura continua a sorprendere gli scienziati con cose nuove e strane. Chiamiamo il sistema che fornisce l’immunità adattativa nei batteri il sistema “CRISPR”.,

CRISPR sta per “clustered regularly-interspaced short palindromic repeats”, che è un modo complicato di descrivere l’aspetto di CRISPR. Quando gli scienziati hanno sequenziato il codice genetico di alcuni batteri (il loro DNA), hanno trovato un modello in cui la stessa breve sequenza è stata ripetuta più e più volte con alcune lacune in-between (regolarmente-interspaced). Questi brevi bit ripetuti erano palindromi, il che significa che sembravano uguali andando avanti o indietro (come le parole “kayak” e “racecar”). Infine, tutte le ripetizioni sono state trovate raggruppate l’una vicino all’altra nel DNA batterico., Quindi, gli scienziati hanno inventato il nome CRISPR. Ammettiamo che il nome è piuttosto confuso, ma non mi preoccuperei se fossi in te. Gli scienziati fanno un lavoro OK a capire come funziona il mondo, ma non siamo grandi a venire con nomi semplici per le cose.

Come agisce CRISPR?

Cosa intendiamo quando diciamo che CRISPR aiuta i batteri a “ricordare” un virus? Bene, per capirlo, prima devi capire cos’è un virus. A differenza degli esseri umani, e a differenza dei batteri, i virus non sono fatti di cellule., Invece, un virus è un gruppo di DNA o RNA (una molecola legata al DNA) confezionato strettamente in una capsula fatta di proteine. Puoi pensare al DNA come a un lungo libro che descrive come dovrebbe essere un essere vivente. Ad esempio, il tuo DNA descrive come il tuo corpo dovrebbe funzionare, e questo “codice”, insieme al mondo intorno a te, modella come cresci. Tutti gli esseri viventi memorizzano il loro codice genetico come DNA, ma alcuni virus hanno invece RNA., L’RNA fa praticamente la stessa cosa del DNA per i virus, ma è costruito in modo leggermente diverso (pensa al codice per quei virus scritti su tavolette di pietra anziché su carta).

All’inizio di un’infezione, il DNA o l’RNA del virus viene iniettato in una cellula (una cellula umana, se il virus infetta gli esseri umani, o una cellula batterica, se il virus infetta i batteri). In seguito, il virus riprogramma la cellula per fare un sacco di copie del virus. Alla fine, queste copie sono confezionate in nuove capsule. Infine, la cellula è rotto aperto e un sacco di virus appena nati andare fuori nel mondo per infettare nuove cellule., Si può vedere come funziona in Figura 1.

CRISPR nelle cellule batteriche funziona in due fasi. In primo luogo, quando un batterio ha un sistema CRISPR, può immagazzinare piccoli pezzi di DNA virale. Ognuno di questi pezzi può essere pensato come un diverso ” ricordo.”Ora il batterio conosce parte del “codice” del virus e può riconoscerlo come un “cattivo” in seguito., Se un virus si inietta in una cellula e quel virus corrisponde a uno dei ricordi memorizzati del batterio, allora il batterio sa che c’è qualcosa che non va. Una volta che il batterio sa che è stato infettato, inizia la seconda fase dell’immunità CRISPR. Il batterio usa il suo sistema CRISPR per tagliare il virus prima che il virus abbia la possibilità di fare copie di se stesso. Voilà, nessuna infezione! Mostriamo come funziona in Figura 2. Certo, i batteri non” pensano “o” sanno” le cose come facciamo noi, perché non hanno il cervello., Tutti i passaggi dell’immunità CRISPR avvengono automaticamente, ma è utile considerarli come “memoria” quando si cerca di capire come funzionano.

Perché ci preoccupiamo così tanto di CRISPR?

Recentemente, CRISPR è stato nelle notizie molto. La gente è molto entusiasta di questo piccolo sistema strano che i batteri usano per combattere i virus! Perché tanta eccitazione chiedi?, Beh, si scopre che noi umani siamo abbastanza bravi a rubare gli strumenti che i batteri si sono evoluti nel corso di miliardi di anni e ad usarli per i nostri scopi. Gli scienziati sono stati in grado di trasformare CRISPR in un modo di “editing del DNA” . I batteri usano CRISPR per tagliare il DNA dei virus in un modo molto specifico. Gli scienziati hanno capito come usare CRISPR per tagliare qualsiasi DNA in modo molto preciso in qualsiasi modo vogliamo!

Perché gli scienziati vogliono comunque modificare il DNA? Alcune malattie umane sono molto difficili da curare perché sono codificate nel nostro DNA. Queste malattie non sono causate da virus o batteri., Alcuni esempi sono anemia falciforme e fibrosi cistica. Queste malattie sono causate da piccoli cambiamenti al codice genetico. Questi cambiamenti rendono il corpo funziona in modo leggermente diverso dal modo in cui altrimenti sarebbe. Con CRISPR, possiamo modificare il DNA e forse correggere questi piccoli cambiamenti. Ciò significa che CRISPR potrebbe essere usato per aiutare a curare alcune di queste malattie genetiche. Ma non è tutto. Gli scienziati stanno usando CRISPR per progettare colture più resistenti per noi da mangiare, per cercare di sbarazzarsi di zanzare portatrici di malattie e molto altro.

Stiamo ancora imparando come utilizzare al meglio CRISPR come strumento., È importante assicurarsi di utilizzare CRISPR per buone ragioni. Recentemente, uno scienziato ha riferito di aver usato CRISPR per modificare il DNA di due bambini. Stava cercando di renderli resistenti a certe malattie. La comunità scientifica globale è stata molto preoccupata quando hanno imparato questo. Molti scienziati erano preoccupati per le procedure scientifiche utilizzate. Altri dubitavano che il ricercatore avesse agito eticamente. Molti scienziati pensavano che il beneficio non superasse i rischi. Le malattie che le modifiche avrebbero impedito sono facilmente prevenibili con altri metodi., La tecnologia CRISPR non è ancora perfetta e potrebbe essere dannosa. Spesso, CRISPR può introdurre cambiamenti nel DNA dove non vogliamo che. Utilizzando la tecnologia sugli esseri umani può essere rischioso. È importante ricordare che, solo perché uno scienziato può fare qualcosa, non significa che dovrebbero. Gli scienziati di tutto il mondo tengono spesso grandi riunioni per discutere di questi problemi e il modo migliore per andare avanti. A quelle riunioni, si chiedono a vicenda, e membri del pubblico, domande come, ” È mai ok per modificare il DNA di un essere umano?”e” Se è così, quando sarebbe ok?”Cosa ne pensi?, Cosa succede se usiamo CRISPR per curare le malattie? Cosa succede se lo usiamo per altri scopi, come per rendere le persone più intelligenti o più forti? E se solo alcune famiglie possono permetterselo? E ‘ importante che ci poniamo queste domande e che includiamo persone interessate provenienti da tutto il mondo. In questo modo possiamo scegliere un percorso che meglio tenga conto delle esigenze e delle preoccupazioni di tutti i soggetti coinvolti.

Glossario

Virus: un virus è una piccola quantità di DNA o RNA circondato da un guscio proteico. Fondamentalmente, un virus è solo un manuale di istruzioni per la costruzione di più virus., Quando il virus entra in una cellula vivente (una cellula umana, se il virus infetta gli esseri umani, o una cellula batterica, se il virus infetta i batteri) riprogramma quella cellula e trasforma la cellula in una fabbrica di virus.

Immunità adattativa: tutti gli organismi hanno diversi tipi di immunità per proteggersi dalle infezioni. I sistemi immunitari adattivi consentono agli organismi di ricordare le infezioni del passato per combattere meglio quelle stesse infezioni in futuro.

Batterio: un batterio è un organismo microscopico costituito da una singola cellula. Le loro cellule sono molto più semplici di quelle di un essere umano., Alcuni batteri possono farti ammalare, ma la maggior parte no. In realtà, si basano sui batteri nel vostro intestino per rimanere in buona salute!

CRISPR: CRISPR è un sistema immunitario adattivo che i batteri usano per combattere le infezioni virali. CRISPR permette ai batteri di ricordare i virus che hanno visto in passato, e riconoscere e combattere questi virus in futuro.

Modifica del DNA: gli scienziati hanno capito come usare CRISPR per modificare il DNA. Ciò significa che possono potenzialmente riscrivere il “manuale di istruzioni” che dice a ciascun organismo come vivere e crescere. Noi chiamiamo questo ” editing del DNA.,”

Dichiarazione sul conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.

Suttle, CA 2005. Virus nel mare. Natura 437:356. doi: 10.1038/nature04160

Chaplin, D. D. 2010. Panoramica della risposta immunitaria. J. Allergia Clin. Immunolo. 125: S3-23. doi: 10.1016 / j.jaci.2009.12.980