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!
أُجري 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. ومع ذلك، على الرغم من اسمها العدواني، يمكن للعديد من العاثيات أن تتبنى طريقة عمل "هادئة"، حيث يندمج الفيروس في الحمض النووي للبكتيريا ويظل خاملًا فيه. في الواقع، يبدو في كثير من الحالات أنه في هذا الوضع من العمل، يمكن للعاثيات أن تحافظ على علاقة منفعة متبادلة مع البكتيريا المضيفة لها.
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 عاثية أخرى من نفس النوع. لذلك، في عملية اتخاذ القرار الفيروسي، إذا اكتشفت العاثيات أن مضيفها تالف ولكنها التقطت أيضًا إشارات تفيد بوجود عاثيات أخرى حولها، فسوف تختار البقاء مع المضيف الحالي، على أمل أن يتعافى. إذا لم تتعرف على إشارة من الخارج، "تدرك" العاثيات أنه قد يكون هناك مكان لها في مضيف آخر في المنطقة المجاورة وبعد ذلك ستتحول إلى العنف وتقتل مضيفها وتنتقل 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 حالة عنيفة، 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 يوجد نظام 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 مواجهة البكتيريا مع العاثيات العنيفة فقط، وتبقى الآليات المتعلقة بالتفاعل بين البكتيريا والفيروسات في الحالة الخاملة أقل شهرة بكثير. ويقول: "للبكتيريا أيضًا مصلحة في إبقاء الفيروسات في حالة سبات، وذلك أولاً وقبل كل شيء للبقاء على قيد الحياة، ولكن أيضًا لأن جينات العاثيات الخاملة قد تساهم في وظيفة البكتيريا".
"هذه النتائج مثيرة للاهتمام لعدة أسباب. أحد الأسباب هو أن هناك بكتيريا، مثل البكتيريا المسببة للكوليرا، تصبح أكثر ضراوة إذا كانت تحتوي على العاثيات الخاملة. في هذه البكتيريا، يتم بالفعل تشفير السموم الرئيسية التي تنتجها البكتيريا وتسبب لنا الضرر في جينوم العاثيات، والذي تم دمجه في الحمض النووي للبكتيريا،" يوضح البروفيسور ألدر. "بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام العاثيات كأدوات لمحاربة البكتيريا ولهذا من المهم فهم آليات عملها. وأخيرًا، قمنا بدراسة العاثيات لفهم كيفية عمل الفيروسات بشكل عام بشكل أفضل. وحتى العديد من الفيروسات التي تسبب الأمراض لدى البشر يمكنها التبديل بين وضع العمل النشط والخامل."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
