virus infekterar bakterier

visste du att bakterier kan bli sjuka, precis som du? Om du någonsin har blivit förkyld eller haft influensa vet du att det inte är roligt att bli smittad med ett virus., Tja, det visar sig att de flesta virusen i världen infekterar bakterier istället för människor. Forskare kallar dessa virus bakteriofager (vilket bokstavligen betyder ”bakterieätare”). Det finns cirka 1030 virus i havet (det är en med 30 nollor bakom det!). Det är fler virus än det finns stjärnor i universum! De flesta av dessa havsvirus infekterar bakterier .

kanske är allt detta nytt för dig, men bakterier och virus har funnits under mycket lång tid. Bakterier har utvecklats tillsammans med virus sedan livets ursprung., De har varit inlåsta i en ständig kamp i över 3 miljarder år . Efter all den tiden har bakterier utvecklats några knep för att försvara sig.

bakterier försvarar sig, precis som vi gör

din kropp har många sätt att hålla dig från att bli sjuk eller för att hjälpa dig att bli bättre snabbare när du blir sjuk. Din första försvarslinje är din hud och membranen i din kropp. Dessa håller otäcka bakterier och virus borta precis som en vägg. När du får ett snitt, varför måste du vara noga med att hålla den ren? Så att du inte får en infektion.,

Ibland är din hud inte tillräckligt, och du blir sjuk. När du får feber, är det ett tecken på att din kropp försöker bekämpa vad som orsakar dig att vara sjuk. Det finns några smarta sätt din kropp kan bekämpa infektion . När din kropp bekämpar en infektion av ett virus för första gången kan det bilda ett minne om hur det viruset ser ut. På så sätt skulle du inte bli sjuk av det viruset igen. Du kommer att känna igen ”bad guy” och slå tillbaka. Vi kallar detta minne ”adaptiv immunitet”, och det är därför människor brukar bara få kycklingpoxen en gång, och det är också därför vacciner fungerar., Ett vaccin visar din kropp lite av ett dött eller försvagat virus, så din kropp kan komma ihåg viruset och kämpa mot den levande versionen senare. Vissa virus förändras över tiden, så att dessa minnen inte fungerar för alltid. Har du blivit förkyld eller influensa mer än en gång? Det beror på att dessa virus förändras snabbt. Varje gång du blir sjuk är det faktiskt en något annorlunda version av förkylningen eller influensan.

bakterier verkar mycket enklare än oss. När allt kommer omkring är de verkligen små och består bara av en enda cell. Bakterier har inte hjärnor eller andra organ., Även deras encell ser mycket enklare ut än en av våra egna celler. Trots det kan bakterier försvara sig mot virus mycket som vi gör.

först och främst är varje bakterie omgiven av ett ”cellmembran” och en ”cellvägg.”Dessa strukturer är som sköldar som skyddar bakterier från världen, som liknar hur din hud skyddar dig. Virus måste fästa på utsidan av en cell och peta igenom för att komma in. Om bakterierna ändrar formen på sina cellväggar kan detta förhindra att virus fastnar på dem. Då är bakterierna skyddade mot infektion.,

vad händer om ett virus kommer igenom en bakteries cellvägg? Tja, vissa bakterier har också adaptiv immunitet, precis som vi gör! Det betyder att de kan lagra ett minne av ett virus för att hjälpa dem att skydda sig senare. Forskare upptäckte bara detta relativt nyligen . Innan trodde ingen att bakterier var komplexa nog för att ha något som adaptiv immunitet. Naturen fortsätter att överraska forskare med nya, konstiga saker. Vi kallar systemet som ger adaptiv immunitet i bakterier ”CRISPR” – systemet.,

CRISPR står för ”clustered regularly-interspaced short palindromic repeats”, vilket är ett komplicerat sätt att beskriva hur CRISPR ser ut. När forskare sekvenserade den genetiska koden för vissa bakterier (deras DNA), fann de ett mönster där samma korta sekvens upprepades om och om igen med några luckor däremellan (regelbundet interspaced). Dessa korta upprepade bitar var palindrom, vilket betyder att de såg samma framåt eller bakåt (som orden ”kajak” och ”racecar”). Slutligen hittades alla upprepningar klustrade nära varandra i bakterie-DNA., Därför kom forskarna med namnet CRISPR. Vi erkänner att namnet är ganska förvirrande, men jag skulle inte oroa mig för det om jag var du. Forskare gör ett OK jobb på att räkna ut hur världen fungerar, men vi är inte bra på att komma med enkla namn för saker.

Hur Fungerar CRISPR Arbete?

vad menar vi när vi säger att CRISPR hjälper bakterier att ”komma ihåg” ett virus? För att förstå det måste du först förstå vad ett virus är. Till skillnad från människor, och till skillnad från bakterier, är virus inte gjorda av celler., Istället är ett virus ett gäng DNA eller RNA (en molekyl relaterad till DNA) förpackad tätt i en kapsel gjord av proteiner. Du kan tänka på DNA som en lång bok som beskriver hur en levande sak ska vara. Till exempel beskriver ditt DNA hur din kropp ska fungera, och denna ”kod”, tillsammans med världen runt dig, formar hur du växer. Alla levande saker lagrar sin genetiska kod som DNA, men vissa virus har RNA istället., RNA gör ganska mycket samma sak som DNA för virus men är byggd lite annorlunda (tänk på koden för de virus som skrivs på sten tabletter i stället för papper).

i början av en infektion injiceras virusets DNA eller RNA i en cell (en mänsklig cell, om viruset infekterar människor eller en bakteriell cell om viruset infekterar bakterier). Därefter omprogrammerar viruset cellen för att göra massor av kopior av viruset. Så småningom förpackas dessa kopior i nya kapslar. Slutligen är cellen bruten öppen och massor av nyfödda virus går ut i världen för att infektera nya celler., Du kan se hur detta fungerar i Figur 1.

CRISPR i bakterieceller fungerar i två steg. Först, när en bakterie har ett CRISPR-system, kan det lagra små bitar av viralt DNA. Var och en av dessa bitar kan ses som ett annat ”minne.”Nu vet bakterien en del av virusets ”” kod ” och kan känna igen den som en ”dålig kille” senare., Om ett virus injicerar sig i en cell, och det viruset matchar en av bakteriens lagrade minnen, vet bakterien att det är något fel. När bakterien vet att den smittas börjar det andra steget av CRISPR-immunitet. Bakterien använder sin CRISPR system för att hugga upp viruset innan viruset har en chans att göra kopior av sig själv. Voila, ingen infektion! Vi visar hur detta fungerar i Figur 2. Naturligtvis tror bakterier inte ”eller” vet ” saker som vi gör, för att de inte har hjärnor., Alla steg i CRISPR immunitet sker automatiskt, men det är bra att tänka på dem som” minne ” när man försöker förstå hur de fungerar.

Varför bryr vi oss så mycket om CRISPR?

nyligen har CRISPR varit i nyheterna mycket. Människor är mycket glada över detta udda lilla system som bakterier använder för att bekämpa virus! Varför så mycket spänning du frågar?, Tja, det visar sig att vi människor är ganska bra på att stjäla verktyg bakterierna har utvecklats under miljarder år och använder dem för våra egna ändamål. Forskare har kunnat göra CRISPR till ett sätt att ”DNA-redigering”. Bakterier använder CRISPR för att skära virusets DNA på ett mycket specifikt sätt. Forskare har räknat ut hur man använder CRISPR för att skära något DNA mycket exakt på något sätt vi vill!

Varför vill forskare redigera DNA ändå? Vissa mänskliga sjukdomar är mycket svåra att bota eftersom de är kodade i vårt DNA. Dessa sjukdomar orsakas inte av virus eller bakterier., Några exempel är sicklecellanemi och cystisk fibros. Dessa sjukdomar orsakas av små förändringar i den genetiska koden. Dessa förändringar gör att kroppen fungerar något annorlunda än hur det annars skulle. Med CRISPR, kan vi redigera DNA, och kanske fixa dessa små förändringar. Detta innebär att CRISPR kan användas för att hjälpa till att bota några av dessa genetiska sjukdomar. Det är dock inte allt. Forskare använder CRISPR för att utforma härdigare grödor för oss att äta, för att försöka bli av med sjukdomsbärande myggor och mycket mer.

vi lär oss fortfarande hur man bäst använder CRISPR som verktyg., Det är viktigt att vi ser till att CRISPR används av goda skäl. Nyligen rapporterade en forskare att han hade använt CRISPR för att redigera DNA hos två barn. Han försökte göra dem resistenta mot vissa sjukdomar. Det globala vetenskapliga samfundet var mycket oroat när de lärde sig detta. Många forskare var oroliga över de vetenskapliga förfaranden som användes. Andra tvivlade på om forskaren hade agerat etiskt. Många forskare trodde att fördelen inte uppvägde riskerna. De sjukdomar som redigeringarna skulle ha förhindrat kan lätt förebyggas med andra metoder., CRISPR-tekniken är ännu inte perfekt och kan vara skadlig. Ofta kan CRISPR införa förändringar i DNA där vi inte vill det. Att använda tekniken på människor kan vara riskabelt. Det är viktigt att komma ihåg att bara för att en forskare kan göra något betyder det inte att de borde. Forskare runt om i världen håller ofta stora möten för att diskutera dessa frågor och den bästa vägen framåt. Vid dessa möten frågar de varandra, och allmänheten, frågor som, ” är det någonsin OK att redigera en människas DNA?”och” om så är fallet, när skulle det vara okej?”Vad tycker du?, Vad händer om vi använder CRISPR för att bota sjukdomar? Vad händer om vi använder det för andra ändamål, som att göra smartare eller starkare människor? Tänk om bara vissa familjer har råd med det? Det är viktigt att vi ställer dessa frågor till varandra och att vi inkluderar berörda personer från hela världen. På så sätt kan vi välja en väg som bättre tar hänsyn till behov och bekymmer för alla inblandade.

ordlista

Virus: ett virus är en liten mängd DNA eller RNA omgiven av ett proteinskal. I grund och botten, ett virus är bara en bruksanvisning för att bygga fler virus., När viruset kommer in i en levande cell (en mänsklig cell, om viruset infekterar människor, eller en bakteriecell, om viruset infekterar bakterier) omprogrammerar den cellen och förvandlar cellen till en virusfabrik.

adaptiv immunitet: alla organismer har olika typer av immunitet för att skydda sig mot infektion. Adaptiva immunsystem tillåter organismer att komma ihåg infektioner från det förflutna för att bättre bekämpa samma infektioner i framtiden.

bakterie: en bakterie är en mikroskopisk organism som består av en enda cell. Deras celler är mycket enklare än en människas också., Vissa bakterier kan göra dig sjuk, men de flesta gör det inte. Faktum är att du litar på bakterierna i din tarm för att hålla dig frisk!

CRISPR: CRISPR är ett adaptivt immunsystem som bakterier använder för att bekämpa virusinfektioner. CRISPR tillåter bakterier att komma ihåg virus som de har sett tidigare, och känna igen och bekämpa dessa virus i framtiden.

DNA-redigering: forskare har funderat på hur man använder CRISPR för att redigera DNA. Det betyder att de potentiellt kan skriva om ”instruktionsmanualen” som berättar för varje organism hur man lever och växer. Vi kallar detta ”DNA-redigering.,”

intressekonflikt uttalande

författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

Suttle, C. A. 2005. Virus i havet. Natur 437:356. doi: 10.1038/nature04160

Chaplin, D. D. 2010. Översikt över immunsvaret. J. Allergy Clin. Immunol. 125:S3–23. doi: 10.1016 / j. jaci.2009.12.980