باکتری های زامبی پس از مرگ به ساختن DNA ادامه می دهند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان دانشگاه آرهوس کشف کرده اند که باکتری ها پس از مرگ می توانند به تولید DNA ادامه دهند. و آنها راهی برای کنترل آنچه تولید می شود پیدا کرده اند. این کشف در نهایت می تواند به توسعه مواد بیولوژیکی جدید کمک کند.

محققان دانشگاه آرهوس چیزی را یافته اند که می تواند متعلق به یک فیلم ترسناک باشد: باکتری هایی که پس از مرگ به تولید DNA ادامه می دهند. یا بهتر است بگوییم، ماشین آلاتی که آنها از خود به جای می گذارند همچنان به کار خود ادامه می دهند. و پشت همه اینها ویروس هایی هستند که هم باکتری ها را می کشند و هم برخی از تجهیزات را فراهم می کنند.

این محققان حتی چگونگی ایجاد «کارخانه‌های زامبی» این باکتری را بر اساس طرحی خاص بررسی کرده‌اند.

آنها هم این کشف و هم روش را در Angewandte Chemie منتشر کرده اند.

باکتری ها اغلب در جوامعی به نام بیوفیلم زندگی می کنند. آنها توسط یک ماده چسبنده احاطه شده اند که شامل DNA و چیزهای دیگر است. این ماده هم به عنوان مصالح ساختمانی و هم به عنوان محافظ عمل می کند - به عنوان مثال، در پلاکی که دندان های خود را مسواک می زنیم.

بسیاری از باکتری ها همچنین حامل چیزهایی هستند که به عنوان باکتریوفاژ شناخته می شوند - ویروس هایی که فقط باکتری ها را آلوده می کنند. برخی از باکتریوفاژها می توانند به عنوان بخشی از ماده ژنتیکی یک باکتری نهفته باشند.

محققان دو گونه باکتری، Shewanella oneidensis و Bacillus subtilis را از مواد مغذی محروم کردند. این باعث شد که برخی از ویروس های خفته بیدار شوند و تکثیر شوند. در نهایت، آنها سلول های باکتری را باز می کنند.

ممکن است فکر کنید که همه کارها متوقف می شود.

اما زمانی که سلول ها ترکیدند، هم بلوک های سازنده DNA و هم آنزیم های تخصصی آزاد شدند. و آنزیم‌ها به ساخت DNA در خارج از باکتری‌های مرده - خارج از بیوفیلم- ادامه دادند.

نویسنده اول این مطالعه، استادیار گابریل آنتونیو مینرو از گروه زیست شناسی دانشگاه آرهوس می گوید: «به نوعی، زندگی پس از مرگ باکتری ادامه می یابد.

محققان برای اینکه بفهمند آیا واقعا DNA تازه تولید شده را می‌دیدند - نه صرفا بقایای سلول‌های ترکیده شده - یک حلقه کوچک و مصنوعی از DNA به کشت‌های باکتریایی اضافه کردند.

حلقه به عنوان طرحی عمل کرد که آنزیم ها می توانستند بارها و بارها آن را کپی کنند. DNA جدید ساختار متمایزی داشت که با استفاده از رنگ های فلورسنت قابل تشخیص بود.

در زیر میکروسکوپ، DNA با مواد دیگر ترکیب شد و شکل‌هایی شبیه گل در یک گونه باکتری و رشته‌های بلند در گونه دیگر را تشکیل داد. و زمانی که محققان از یک سویه باکتریایی استفاده کردند که فاقد ویروس های مربوطه بود، هیچ یک از این DNA خاص تولید نشد.

Minero باکتریوفاژها را معماران نانو می نامد. اگرچه آنها برخی از باکتری ها را می کشند، اما بخشی از ماشین آلات مولکولی را نیز تامین می کنند که ساخت بیوفیلم را ممکن می سازد.

محققان بیش از دستیابی به ماشین آلات باکتری های مرده برای تولید DNA انجام داده اند. آنها همچنین نحوه تغییر طرح اولیه و در نتیجه تعیین نوع DNA را که ماشین تولید می کند کار کرده اند.

Minero می‌گوید: «آنچه برای من مهم است این است که بتوانیم فرآیند را هک کنیم.

در میان چیزهای دیگر، محققان کارخانه‌های زامبی‌سازی را به تولید آنچه G-quadruplexes می‌شناسند، واداشتند. اینها ساختارهای DNA هستند که به شکل‌های خاصی تا می‌شوند و به آنها اجازه می‌دهند تا مولکول‌های دیگر را ببندند و مانند آنزیم‌ها عمل کنند و واکنش‌های شیمیایی خاصی را تسریع کنند.

Minero این را به دادن زره یا سلاح به زامبی ها تشبیه می کند و بیوفیلم را با ویژگی های جدید مجهز می کند.

البته نشان داده نشده است که این زره در برابر آنتی بیوتیک ها یا حملات دیگر محافظت کند. اما محققان نشان داده اند که این DNA ویژه می تواند به عنوان یک کاتالیزور عمل کند و خواص الکتریکی بیوفیلم را تغییر دهد.

این کشف همچنین یک سوال جالب را ایجاد می کند: چرا برخی از باکتری ها ویروس های خفته را در مواد ژنتیکی خود ذخیره می کنند؟

آیا این صرفا تصادفی است که باکتریوفاژها می توانند پس از کشتن برخی از اعضای آن به ایجاد جامعه باکتریایی کمک کنند؟ یا اینکه این تعامل به این دلیل تکامل یافته است که تحت شرایط خاصی برای باکتری ها مفید است؟

این کشف برخی از احتمالات جالب را باز می کند. از این گذشته، DNA فقط طرحی برای زندگی نیست. همچنین می تواند دارای خواص شیمیایی باشد که آن را برای مقاصد دیگر مفید می کند.

یکی از زمینه های بالقوه، بیوتکنولوژی زیست محیطی است، جایی که محققان در حال حاضر در تلاش برای مهار باکتری ها برای تصفیه فاضلاب و تولید انرژی زیستی هستند.

در بلندمدت، Minero برنامه‌ریزی تولید DNA باکتری‌ها را برای ایجاد مواد متفاوتی که می‌تواند به تجزیه آلاینده‌ها کمک کند، برنامه‌ریزی می‌کند. به جای ساختن مواد بیولوژیکی در یک کارخانه، شاید بتوان از باکتری ها ساخت آنها را در هر کجا که مورد نیاز است تولید کرد.

این آزمایش ها در آزمایشگاه با دو گونه باکتری و نقشه های DNA که توسط خود محققین تهیه شده بود انجام شد.

آنها نشان داده اند که می توانند DNA تولید شده را کنترل کنند و خواص شیمیایی خاصی به آن بدهند. آنها هنوز نشان نداده اند که این فناوری می تواند آب آلوده را پاک کند یا تولید عملی انرژی زیستی را بهبود بخشد.

بنابراین این مطالعه سؤالات و احتمالات جدیدی را برای محققان ایجاد می کند.

و اگر همه اینها شما را به این فکر انداخته است که باکتری های موجود در بیوفیلم ها آنقدر خوب محافظت می شوند که عملا جاودانه هستند، دوباره فکر کنید:

باکتری ها واقعا مرده اند. فقط برخی از ماشین آلات آنها پیام را دریافت نکرده اند.

Gabriel Antonio S. Minero و همکاران، Prophage Activation باعث سنتز خارج سلولی DNA در بیوفیلم های باکتریایی از طریق Rolling Circle Replication، Angewandte Chemie International Edition (2026). DOI: 10.1002/anie.3695434

اطلاعات مجله: Angewandte Chemie International Edition، Angewandte Chemie

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →