هذه هي الطريقة التي تعمل بها آلية اتخاذ القرار في الفيروسات
دراسة جديدة ل مدرسة شيمونيس للطب الحيوي وأبحاث السرطان في كلية جورج س. وايز لعلوم الحياةوفك تشفير آلية اتخاذ القرار المعقدة التي تسمح للفيروس باختيار ما إذا كان سيصبح عنيفًا أو يظل صديقًا للبكتيريا الموجودة فيه. والمثير للدهشة أن الفيروسات تستخدم نظامًا مصممًا لحماية البكتيريا منها. وكجزء من الدراسة، أظهر الباحثون كيف يسخر الفيروس الجهاز المناعي للبكتيريا، المصمم لمحاربة الفيروسات المشابهة له، لمساعدته، كجزء من عملية صنع القرار هذه.
لا تعض المضيف!
تم إجراء البحث بقيادة طالبة الدكتوراه بولينا جولار من مختبر البروفيسور أفيغدور ألدر في مدرسة شمونيس، وبالتعاون مع أعضاء المختبر الآخرين. ونشرت الدراسة في المجلة العلمية الرائدة Nature Microbiology.
البكتيريا، أو "العاثيات"، هي فيروسات متخصصة في مهاجمة البكتيريا لأغراض الثقافة. اسم "العاثية" يعني "آكلة البكتيريا" في اليونانية القديمة. ولكن على الرغم من اسمها العدواني، يمكن للعديد من العاثيات أن تتبنى أسلوب عمل "هادئ"، حيث يندمج الفيروس في الحمض النووي للبكتيريا ويظل خاملًا فيه. في الواقع، يبدو في كثير من الحالات أنه في هذا النمط من العمل، يمكن للعاثيات القيام بذلك حتى الحفاظ على علاقة متبادلة المنفعة مع البكتيريا التي تستضيفهم.
وفقًا للبروفيسور ألدر، تميل العاثيات في الواقع إلى تفضيل البقاء في حالة سبات، حيث تعتني البكتيريا باحتياجاتها وتساعدها على التكاثر بسلام. وكما هو موضح في دراسة سابقة، فإنهم يقررون ما إذا كانوا سيصبحون عنيفين استجابةً لنوعين من المعلومات: الحالة الصحية للمضيف، والإشارات الواردة من الخارج والتي تشير إلى وجود عاثيات أخرى في البيئة.
"لا يمكن للعاثية أن تصيب بكتيريا تحتوي بالفعل على عاثيات أخرى من نفس النوع. لذلك، في عملية اتخاذ القرار الفيروسي، إذا اكتشفت العاثيات أن مضيفها تالف ولكنها تتلقى أيضًا إشارات تشير إلى وجود عاثيات أخرى في المنطقة المجاورة، فسوف اختر البقاء مع المضيف الحالي، على أمل أن يتعافى. إذا لم تكتشف إشارة من الخارج، "تدرك" العاثيات أنه قد يكون هناك مكان لها في مضيف آخر في المنطقة المجاورة ثم تتحول إلى العنف. سيقتل مضيفه وينتقل إلى الضحية التالية."
سباق التسلح بين البكتيريا والفيروسات يتصاعد
وفي الدراسة الجديدة، فك إلدر وزملاؤه الآلية التي تسمح للفيروس باتخاذ هذه القرارات. تقول الدكتورة بولينا جولر: "لقد اكتشفنا أنه في هذه العملية، تستخدم العاثيات في الواقع النظام الذي طورته البكتيريا لمحاربة العاثيات". عندما لا تكون هناك إشارات خارجية تشير إلى وجود عاثيات أخرى في البكتيريا القريبة، تقوم العاثيات بتنشيط استراتيجية واحدة تعمل على تحييد نظام الدفاع البكتيري ضدها. "بعد ذلك، عندما يتم تحييد نظام الدفاع، تدخل العاثيات في الوضع العنيف، وتتكاثر وتقتل مضيفها،" يصف جولر الأحداث. "ومع ذلك، إذا تلقت العاثيات معدلًا مرتفعًا من الإشارات من الخارج، فإنها تختار الإستراتيجية الثانية، وبدلاً من تحييد نظام الدفاع ضدها، تستخدم هجومها للدخول في وضع السكون في جينوم البكتيريا، حيث لا يقوم النظام يعد يعمل على ذلك."
ويضيف البروفيسور إلدر: "يكشف البحث عن مستوى جديد من التطور في سباق التسلح بين البكتيريا والفيروسات". "حتى اليوم، ركزت معظم الأبحاث حول الجهاز المناعي البكتيري بشكل أساسي على التعامل مع البكتيريا ذات العاثيات العنيفة فقط، ولا تزال الآليات المتعلقة بالتفاعل بين البكتيريا والفيروسات في الحالة الخاملة أقل شهرة بكثير". هناك اهتمام بإبقاء الفيروسات في حالة سبات، أولاً من أجل البقاء على قيد الحياة، ولكن أيضًا لأن جينات العاثيات النائمة قد تساهم في وظيفة البكتيريا".
"هذه النتائج مثيرة للاهتمام لعدة أسباب. أحد الأسباب هو أن هناك بكتيريا، مثل البكتيريا المسببة للكوليرا، تصبح أكثر عنفًا إذا كانت تحتوي على العاثيات الخاملة. في هذه البكتيريا، السموم الرئيسية التي تنتجها البكتيريا وتسببها يوضح البروفيسور ألدر: "يتم تشفير الضرر الذي نلحقه بنا بالفعل في جينوم العاثيات، والذي تم دمجه في الحمض النووي "أ" للبكتيريا. "بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام العاثيات كأدوات لمحاربة البكتيريا ولهذا من المهم أن نفهمها آليات عملها. وأخيرًا، قمنا بدراسة العاثيات لفهم كيفية عمل الفيروسات بشكل عام بشكل أفضل. العديد من الفيروسات التي تسبب الأمراض لدى البشر يمكنها أيضًا التبديل بين حالة العمل العنيفة والخاملة."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
