wirusy infekują bakterie

Czy wiesz, że bakterie mogą chorować, tak jak ty? Jeśli kiedykolwiek złapał przeziębienie lub miał grypę wiesz, że to nie jest zabawa się zarazić wirusem., Okazuje się, że większość wirusów na świecie zaraża bakterie zamiast ludzi. Naukowcy nazywają te wirusy bakteriofagami (co dosłownie oznacza „zjadacze bakterii”). Istnieje około 1030 wirusów w oceanie (to jest jeden z 30 zera za nim!). To więcej wirusów niż gwiazd we wszechświecie! Większość z tych oceanicznych wirusów infekuje bakterie .

może to wszystko jest dla Ciebie nowe, ale bakterie i wirusy istnieją już od bardzo dawna. Bakterie rozwijały się wraz z wirusami od początku życia., Są zamknięci w ciągłej walce przez ponad 3 miliardy lat . Po tym czasie bakterie wyewoluowały kilka sztuczek, aby się bronić.

bakterie bronią się, tak jak my

Twój organizm ma wiele sposobów, aby uchronić Cię przed zachorowaniem lub pomóc ci szybciej wyzdrowieć, gdy zachorujesz. Pierwszą linią obrony jest skóra i błony wewnątrz ciała. Trzymają one paskudne bakterie i wirusy z dala jak ściana. Kiedy dostajesz cięcie, dlaczego musisz uważać, aby utrzymać je w czystości? Aby nie dostać się do zakażenia.,

czasami jednak Twoja skóra nie wystarcza i chorujesz. Kiedy masz gorączkę, jest to znak, że twoje ciało próbuje walczyć z tym, co powoduje, że jesteś chory. Istnieje kilka sprytnych sposobów, w jaki organizm może walczyć z infekcją . Po tym, jak twoje ciało zwalcza infekcję wirusem po raz pierwszy, może tworzyć pamięć o tym, jak ten wirus wygląda. W ten sposób nie zachorujesz na tego wirusa. Rozpoznasz „złego faceta” i będziesz walczył. Nazywamy to pamięcią „odpornością adaptacyjną” i dlatego ludzie zwykle dostają ospę tylko raz, a także dlatego szczepionki działają., Szczepionka pokazuje ciału trochę martwego lub osłabionego wirusa, więc twoje ciało może zapamiętać wirusa i walczyć z żywą wersją później. Niektóre wirusy zmieniają się jednak w czasie, tak że te wspomnienia nie działają wiecznie. Masz przeziębienie lub grypę więcej niż raz? Dzieje się tak dlatego, że wirusy te szybko się zmieniają. Za każdym razem, gdy chorujesz, jest to właściwie nieco inna wersja przeziębienia lub grypy.

bakterie wydają się dużo prostsze od nas. W końcu są one naprawdę małe i składają się tylko z jednej komórki. Bakterie nie mają mózgu ani innych narządów., Nawet ich jedna komórka wygląda znacznie prościej niż jedna z naszych komórek. Mimo to bakterie mogą bronić się przed wirusami tak jak my.

Po pierwsze, każda bakteria jest otoczona „błoną komórkową” i „ścianą komórkową”.”Te struktury są jak tarcze, które chronią bakterie przed światem, podobnie jak chroni Cię Twoja skóra. Wirusy muszą przyczepić się do zewnętrznej części komórki i przebić się, aby dostać się do środka. Jeśli bakterie zmienią kształt swoich ścian komórkowych, może to zapobiec przywieraniu do nich wirusów. Następnie bakterie są chronione przed infekcją.,

Co się stanie, jeśli wirus przedostanie się przez ścianę komórkową bakterii? Niektóre bakterie mają również odporność adaptacyjną,tak jak my! Oznacza to, że mogą przechowywać pamięć wirusa, aby pomóc im chronić się później. Naukowcy odkryli to dopiero stosunkowo niedawno . Wcześniej nikt nie myślał, że bakterie są na tyle złożone, by mieć coś w rodzaju odporności adaptacyjnej. Natura wciąż zaskakuje naukowców nowymi, dziwnymi rzeczami. System zapewniający odporność adaptacyjną bakterii nazywamy systemem „CRISPR”.,

CRISPR oznacza „clustered regularly-interspaced short palindromic repeats”, co jest skomplikowanym sposobem opisania, jak wygląda CRISPR. Kiedy naukowcy zsekwencjonowali kod genetyczny niektórych bakterii (ich DNA), znaleźli wzór, w którym ta sama krótka sekwencja była powtarzana w kółko z pewnymi lukami pomiędzy (regularnie-interspace). Te krótkie powtarzające się fragmenty były palindromami, co oznacza, że wyglądały tak samo idąc do przodu lub do tyłu (jak słowa „kajak” i „wyścigowiec”). W końcu wszystkie powtórzenia znaleziono skupione blisko siebie w DNA bakterii., Stąd naukowcy wymyślili nazwę CRISPR. Przyznajemy, że nazwa jest dość myląca, ale na Twoim miejscu nie martwiłbym się o to. Naukowcy wykonują dobrą pracę w ustalaniu, jak działa świat, ale nie jesteśmy świetni w wymyślaniu prostych nazw rzeczy.

jak działa CRISPR?

Co mamy na myśli mówiąc, że CRISPR pomaga bakteriom „zapamiętać” wirusa? Żeby to zrozumieć, najpierw musisz zrozumieć, czym jest wirus. W przeciwieństwie do ludzi i bakterii, wirusy nie są zbudowane z komórek., Zamiast tego wirus to wiązka DNA lub RNA (cząsteczka związana z DNA) zapakowana szczelnie w kapsułkę zbudowaną z białek. Możesz myśleć o DNA jako długiej książce opisującej, jak powinna wyglądać żywa istota. Na przykład, twoje DNA opisuje, jak twoje ciało powinno działać, a ten ” kod ” wraz z otaczającym Cię światem kształtuje, jak wzrastasz. Wszystkie żywe istoty przechowują swój kod genetyczny jako DNA, ale niektóre wirusy mają zamiast tego RNA., RNA robi prawie to samo, co DNA dla wirusów, ale jest zbudowany trochę inaczej (pomyśl o kodzie dla tych wirusów zapisanym na kamiennych tablicach zamiast na papierze).

na początku infekcji DNA lub RNA wirusa zostaje wstrzyknięte do komórki (komórki ludzkiej, jeśli wirus infekuje ludzi, lub komórki bakteryjnej, jeśli wirus infekuje bakterie). Następnie wirus przeprogramowuje komórkę, aby zrobić wiele kopii wirusa. Ostatecznie kopie te są pakowane w nowe kapsułki. W końcu komórka jest pęknięta i wiele nowo narodzonych wirusów wyrusza w świat, aby zainfekować nowe komórki., Jak to działa na rysunku 1.

CRISPR w komórkach bakteryjnych działa w dwóch krokach. Po pierwsze, gdy bakteria ma system CRISPR, może przechowywać małe kawałki wirusowego DNA. Każdy z tych utworów może być traktowany jako inna ” pamięć.”Teraz bakteria zna część „kodu” wirusa i może go później rozpoznać jako” złego faceta”., Jeśli wirus wstrzyknie się do komórki i pasuje do pamięci bakterii, to bakteria wie, że coś jest nie tak. Gdy bakteria wie, że jest zainfekowany, rozpoczyna drugi etap odporności CRISPR. Bakteria wykorzystuje swój system CRISPR, aby posiekać wirusa, zanim wirus będzie miał szansę zrobić kopie siebie. Voila, bez infekcji! Pokazujemy, jak to działa na rysunku 2. Oczywiście bakterie nie” myślą „ani” wiedzą ” tak jak my, ponieważ nie mają mózgów., Wszystkie kroki w odporności CRISPR zdarzają się automatycznie, ale pomocne jest, aby myśleć o nich jako „pamięć”, gdy próbuje zrozumieć, jak działają.

dlaczego tak bardzo zależy nam na CRISPR?

ostatnio CRISPR był bardzo często w wiadomościach. Ludzie są bardzo podekscytowani tym dziwnym systemem, którego bakterie używają do walki z wirusami! Skąd tyle emocji?, Okazuje się, że my ludzie jesteśmy całkiem dobrzy w kradzieży narzędzi, które bakterie ewoluowały przez miliardy lat i używają ich do własnych celów. Naukowcy byli w stanie przekształcić CRISPR w sposób „edycji DNA” . Bakterie wykorzystują CRISPR do cięcia DNA wirusów w bardzo specyficzny sposób. Naukowcy odkryli, jak używać CRISPR do cięcia DNA bardzo dokładnie w dowolny sposób chcemy!

dlaczego naukowcy chcą edytować DNA? Niektóre ludzkie choroby są bardzo trudne do wyleczenia, ponieważ są zakodowane w naszym DNA. Choroby te nie są wywoływane przez wirusy ani bakterie., Niektóre przykłady są anemia sierpowata i mukowiscydoza. Choroby te są spowodowane niewielkimi zmianami w kodzie genetycznym. Zmiany te sprawiają, że ciało działa nieco inaczej niż w przeciwnym razie. Z CRISPR, możemy edytować DNA, i może naprawić te małe zmiany. Oznacza to, że CRISPR może być stosowany w celu wyleczenia niektórych z tych chorób genetycznych. To nie wszystko. Naukowcy używają CRISPR do projektowania twardszych upraw dla nas do jedzenia, aby spróbować pozbyć się komarów przenoszących choroby i wiele więcej.

wciąż uczymy się, jak najlepiej wykorzystać CRISPR jako narzędzie., Ważne jest, aby upewnić się, że używamy CRISPR z dobrych powodów. Niedawno Naukowiec poinformował, że użył CRISPR do edycji DNA dwójki dzieci. Starał się, aby były odporne na pewne choroby. Światowa społeczność naukowa była bardzo zaniepokojona, kiedy się o tym dowiedzieli. Wielu naukowców martwiło się stosowanymi procedurami naukowymi. Inni wątpili, czy badacz działał etycznie. Wielu naukowców uważało, że korzyści nie przewyższają ryzyka. Choroby, którym zapobiegłyby zmiany, można łatwo zapobiec za pomocą innych metod., Technologia CRISPR nie jest jeszcze doskonała i może być szkodliwa. Często CRISPR może wprowadzać zmiany do DNA tam, gdzie tego nie chcemy. Użycie tej technologii na ludziach może być ryzykowne. Ważne jest, aby pamiętać, że to, że naukowiec może coś zrobić, nie oznacza, że powinien. Naukowcy na całym świecie często odbywają duże spotkania, aby omówić te kwestie i najlepsze drogi naprzód. Na tych spotkaniach zadają sobie nawzajem i członkom społeczeństwa pytania w stylu: „Czy kiedykolwiek można edytować ludzkie DNA?”i” jeśli tak, to kiedy będzie OK?”Co o tym myślisz?, Co jeśli używamy CRISPR leczyć choroby? Co jeśli wykorzystamy go do innych celów, takich jak tworzenie mądrzejszych lub silniejszych ludzi? Co jeśli tylko niektóre rodziny mogą sobie na to pozwolić? Ważne jest, abyśmy zadali sobie te pytania i uwzględnili zainteresowane osoby z całego świata. W ten sposób możemy wybrać ścieżkę, która lepiej uwzględnia potrzeby i troski wszystkich zaangażowanych.

Słowniczek

wirus: wirus to niewielka ilość DNA lub RNA otoczona otoczką białkową. Zasadniczo wirus jest tylko instrukcją do budowania większej liczby wirusów., Kiedy wirus wchodzi do żywej komórki (komórki ludzkiej, jeśli wirus infekuje ludzi, lub komórki bakteryjnej, jeśli wirus infekuje bakterie) przeprogramowuje tę komórkę i zamienia ją w fabrykę wirusów.

odporność adaptacyjna: wszystkie organizmy mają różne rodzaje odporności, aby chronić się przed infekcją. Adaptacyjne układy odpornościowe pozwalają organizmom zapamiętywać infekcje z przeszłości w celu lepszej walki z tymi samymi infekcjami w przyszłości.

bakteria: bakteria jest mikroskopijnym organizmem złożonym z pojedynczej komórki. Ich komórki są znacznie prostsze niż ludzkie., Niektóre bakterie mogą sprawić, że zachorujesz, ale większość nie. W rzeczywistości polegasz na bakteriach w jelitach, aby zachować zdrowie!

CRISPR: CRISPR to adaptacyjny układ odpornościowy, którego bakterie używają do zwalczania infekcji wirusowych. CRISPR pozwala bakteriom zapamiętać wirusy, które widzieli w przeszłości, i rozpoznawać i zwalczać te wirusy w przyszłości.

edycja DNA: naukowcy odkryli, jak używać CRISPR do edycji DNA. Oznacza to, że mogą potencjalnie napisać „instrukcję obsługi”, która mówi każdemu organizmowi, jak żyć i rosnąć. Nazywamy to ” edycją DNA.,”

Oświadczenie o konflikcie interesów

autorzy oświadczają, że badanie zostało przeprowadzone w przypadku braku jakichkolwiek relacji handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Wirusy w morzu. Przyroda 437:356. doi: 10.1038 / nature04160

Przegląd odpowiedzi immunologicznej. J. Allergy Clin. Immunol. 125: S3–23. podoba mi się! do obserwowanych nr: 610162009.12.980