باکتری های آلپ توانایی غیرمنتظره ای برای مبارزه با ویروس ها از خود نشان می دهند

توسط هکتور گارسیا مورالس، مدرسه پلی تکنیک فدرال لوزان

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:

میلیون‌ها سال است که یک رقابت بی‌صدا و طولانی در دریاچه‌های آلپ سوئیس در جریان است و هر روز تریلیون‌ها ارگانیسم را بدون اینکه کسی متوجه شود می‌کشد. این رقابت بین باکتری ها و ویروس ها هر دو را به یک نبرد تکاملی بی امان سوق می دهد.

در مطالعه ای که در Environmental Science & Technology منتشر شد، آنا کاراتالا، دانشمند آزمایشگاه EPFL برای ویروس شناسی محیطی، و تیمش در آزمایشگاه مشاهده کردند که باکتری های آلپ می توانند در برابر حملات انواع باکتریوفاژها (یا فاژها) مقاومت کنند، ویروس هایی که باکتری ها را آلوده کرده و از آنها به عنوان میزبان برای تولیدمثل استفاده می کنند.

با کمال تعجب، محققان همچنین مشاهده کردند که برخی از این باکتری‌های آلپی می‌توانند توانایی ویروس‌های بسیار متفاوتی را که به طور طبیعی در دریاچه‌های آلپ وجود ندارند، برای ایجاد عفونت کاهش دهند، که نشان‌دهنده خواص ضد ویروسی گسترده‌تری است.

دریاچه های آلپ در معرض شرایط شدید هستند: غلظت کم مواد مغذی، دمای پایین، پوشش یخ در زمستان و تابش اشعه ماوراء بنفش بالا در تابستان. در این محیط‌های خشن، که حیوانات و گیاهان کمی می‌توانند زنده بمانند، باکتری‌ها و ویروس‌ها بر زندگی میکروبی تسلط دارند که جوامع بزرگی را تشکیل می‌دهند و نقش‌های کلیدی در اکوسیستم دارند.

محققان می خواستند تعیین کنند که آیا جوامع باکتریایی که کمترین حساسیت را به عفونت فاژی در دریاچه های آلپ دارند می توانند با ویروس هایی که به طور طبیعی در این محیط ها یافت نمی شوند نیز مبارزه کنند. برای این منظور، کاراتالا و تیمش از 24 دریاچه آلپ در واله نمونه‌برداری کردند. آنها این نمونه ها را به آزمایشگاه بردند و 200 گونه مختلف باکتری را به دست آوردند که از آنها برای ایجاد جوامع میکروبی تجربی استفاده کردند.

آنها سپس این جوامع را در معرض سه نوع ویروس قرار دادند: اکوویروس 11، آنفلوانزا A (مسئول آنفولانزا) و ویروس X سیب زمینی. این ویروس ها بسیار متمایز از ویروس هایی هستند که در دریاچه های آلپ یافت می شوند و به عنوان مدل هایی برای آزمایش خواص ضد ویروسی باکتری ها عمل می کنند.

این محقق می‌گوید: «مطالعات قبلی نشان داد که باکتری‌ها می‌توانند عفونت‌های ویروسی گذشته را از طریق اطلاعات ذخیره‌شده در DNA خود «به یاد بیاورند» و به آن‌ها کمک می‌کند در برابر حملات آینده از خود دفاع کنند.

هنگامی که در معرض مخلوطی از باکتریوفاژهای آلپ قرار گرفتند، باکتری ها درجات مختلفی از حساسیت به عفونت های ویروسی را نشان دادند. تولید آنزیم ها همچنین ممکن است به خنثی کردن توانایی باکتریوفاژها در ایجاد عفونت کمک کند. با این حال، مکانیسم‌های مولکولی دقیقی که زیربنای خواص ضد ویروسی باکتری‌های جدا شده از آلپ سوئیس هستند، هنوز ناشناخته هستند.

کاربردها در سلامت انسان ممکن است هنوز در آینده دور باشد، اما کاراتالا و تیم او قبلا نتایج امیدوارکننده‌ای را در مبارزه با ویروس‌های گیاهی که محصولات را آلوده می‌کنند مشاهده کرده‌اند. به عنوان مثال، این یافته‌ها امکان استفاده از باکتری‌های آلپ را برای مبارزه با ویروس‌ها در سیستم‌های هیدروپونیک باز می‌کند، جایی که محصولات بدون خاک با استفاده از محلول مواد مغذی معدنی در آب رشد می‌کنند، مانند گوجه‌فرنگی که به صورت تجاری در گلخانه‌ها رشد می‌کند. در این محیط، ویروس ها می توانند به راحتی بین گیاهان حرکت کنند و عفونت را گسترش دهند.

آنها با همکاری اولیویه شومپ، محقق Agroscope، نشان دادند که گیاهان آلوده به یک ویروس مضر پس از قرار گرفتن در معرض باکتری های مقاوم به باکتریوفاژ، دیگر آسیب پذیر نیستند. با این حال، Carratala همچنان محتاط است: "این یک کاربرد امیدوارکننده است که فراتر از آزمایشگاه است، اما هنوز یک مرحله میانی قبل از کاربرد واقعی در یک محیط هیدروپونیک است."

با همکاری بنیاد سامیت، دانشمندان به تحقیقات خود برای درک نقش تنوع زیستی میکروارگانیسم ها در محیط های کوهستانی ادامه خواهند داد. کاراتالا می‌گوید: «این درک به‌ویژه در زمانی که انسان‌ها تغییرات محیطی سریعی را انجام می‌دهند، مهم است.

هدف محققان همچنین شناسایی مکانیسم‌های مولکولی دقیقی است که به باکتری‌های دریاچه‌های آلپ اجازه می‌دهد تا توانایی ویروس‌ها در ایجاد عفونت را کاهش دهند.

Tamar Kohn، استاد EPFL و رهبر آزمایشگاه ویروس‌شناسی محیطی، می‌گوید: «در درازمدت، این دانش می‌تواند راه‌های جدیدی را برای توسعه رویکردهای نوآورانه و الهام‌گرفته از بیولوژیکی برای تصفیه آب و بهبود ایمنی آب باز کند.

L. Daniela Morales و همکاران، مهار باکتری‌های دریاچه آلپ برای توسعه جوامع مصنوعی با فعالیت ضد ویروسی طیف گسترده، علم و فناوری محیطی (2026). DOI: 10.1021/acs.est.6c04400

اطلاعات مجله: Environmental Science & Technology

ارائه شده توسط Ecole Polytechnique Federale de Lozanne

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 →