Biologen hebben bewijs gevonden dat virussen een of andere vorm van collectieve intelligentie hebben en in staat zijn om de "sporen" die hun concurrenten en familieleden in cellen achterlaten te herkennen en hen te begeleiden bij het nemen van beslissingen, aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Deze bacteriofagen (virussen die bacteriën infecteren) bevatten twee gedragsprogramma's. De ene zorgt ervoor dat de cel een groot aantal kopieën van zichzelf produceert en start er een zelfvernietigingsprogramma in, en wanneer de tweede wordt aangezet, integreert hij zich in zijn DNA en gaat hij naar een 'diepe ondergrond' met de mogelijkheid van opwekking in de toekomst ', legt Nonia Pariente, moleculair bioloog en redacteur van het tijdschrift Nature Microbiology.
Soldaten van eeuwige oorlog
Ziekten en infecties zijn niet iets dat alleen mensen en andere meercellige wezens lijden - tussen bacteriën en virussen is er al honderden miljoenen jaren een eindeloze oorlog om te overleven. Sporen van deze oorlog zijn overal te vinden - elke milliliter zeewater bevat tot een miljard "vechtende virussen" - bacteriën, en ongeveer 70% van de mariene micro-organismen is ermee besmet.
Gedurende miljarden jaren van evolutie hebben virussen geleerd de aandacht van microbiële verdedigingssystemen te omzeilen, en deze laatste hebben een soort genetisch 'antivirus' ontwikkeld, het CRISPR-Cas9-systeem, dat sporen van viraal DNA in het genoom van een microbe vindt en het dwingt om zelfmoord te plegen om naburige bacteriën te beschermen. Virussen reageerden op deze "evolutionaire verdediging" door een antivirusprogramma te creëren dat CRISPR-Cas9 onderdrukt, en de biologische wapenwedloop ging door.
Rotem Sorek van het Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israël en zijn collega's vonden een ander zeer interessant voorbeeld van een "wapen" uitgevonden door virussen door te bestuderen hoe de phi3T-bacteriofaag, die gewone bacillen (Bacillus subtilis) infecteert, werkt.
Aanvankelijk probeerden wetenschappers iets heel anders te begrijpen: hoe microben elkaar informeren over de aanwezigheid van een virus en zich voorbereiden om de aanval af te weren. Wetenschappers geloofden dat geïnfecteerde bacteriën speciale signaalmoleculen in de omgeving afgeven die een signaal geven naar andere microben in hun kolonie van gevaar.
Promotie video:
Om dit te testen, hebben Sorek en zijn collega's een kolonie bacillen grootgebracht, ze geïnfecteerd met phi3T en vervolgens de vloeistof eruit gefilterd die de microben vrijgaven tijdens de infectie van de kolonie. De biologen voegden een deel van deze oplossing toe aan een nieuwe kolonie bacteriën, wat suggereert dat de signaalmoleculen die hun overleden vrienden in het voedingsmedium vrijgaven, hen zouden voorbereiden op een nieuwe aanval van virussen en hen zouden beschermen tegen infectie. De realiteit bleek totaal anders te zijn.
Geheime signalen
Het bleek dat de korte eiwitmoleculen arbitrium, die biologen uit deze oplossing isoleerden, in feite bedoeld waren om virussen met elkaar te laten communiceren, geen bacteriën, en hun "auteurs" waren geen microben, maar hun ongenode gasten.
Zoals blijkt uit de experimenten van Israëlische genetici, zorgen deze moleculen ervoor dat het virus van het ene reproductieprogramma naar het andere "overschakelt". In aanwezigheid van arbitrium "gaan virussen ondergronds" en dringen ze zichzelf in het DNA van bacteriën in, in plaats van zich erin te vermenigvuldigen en cellen te vernietigen.
De programmaschakeling vindt plaats vanwege het feit dat arbitrium het werk van het virale eiwit AimR blokkeert, dat verantwoordelijk is voor het starten van de procedure voor het vermenigvuldigen van viraal DNA en het oplossen van de wanden van de bacteriën.
Waarom hebben virussen het nodig? Dit signaleringssysteem, leggen wetenschappers uit, werkt als een soort collectieve intelligentie van virussen, waardoor ze hun gedrag flexibel kunnen coördineren. Als er weinig virussen zijn, is het winstgevender voor hen om zich actief te vermenigvuldigen, nieuwe bacteriën te infecteren en te doden, maar na verloop van tijd zijn er te veel en beginnen bacteriën collectief te reageren op infectie, of daalt het aantal bacillen tot extreem lage waarden.
Op dit punt schakelen de virussen over naar een alternatief infectieprogramma, waarbij ze signalen als arbitrium gebruiken en "verbergen in de menigte", wachtend op een nieuwe kans om te infecteren. Sorek zegt dat zijn team meer dan honderd andere moleculen heeft gevonden die vergelijkbaar zijn met arbitrium en AimR in andere bacteriofaagvirussen, wat suggereert dat veel, of zelfs alle, virussen in staat zijn te "communiceren" met hun eigen soort.
Het is mogelijk dat vergelijkbare systemen bestaan in virussen die mensen infecteren, en hun aanwezigheid zou kunnen verklaren hoe HIV en een aantal andere retrovirussen zich in cellen verbergen terwijl ze proberen ze uit het lichaam te verdrijven. Als wetenschappers erin slagen een molecuul te vinden dat ervoor zorgt dat HIV voor altijd in de cel "graaft" en daar niet weggaat, dan zal het probleem van de bestrijding ervan worden opgelost.
