Έχετε αναρωτηθεί ποτέ αν ο ιός που σας προκάλεσε ένα άσχημο κρυολόγημα μπορεί να κολλήσει και ο ίδιος; Ίσως σας παρηγορήσει το γεγονός ότι, ναι, οι ιοί μπορούν πράγματι να αρρωστήσουν. Και ακόμα καλύτερα, κατά την βιολογία και σαν από κάρμα, ο υπεύθυνος για την ασθένεια ενός ιού μπορεί να είναι άλλος ιός.
Οι ιοί μπορούν να αρρωστήσουν με την έννοια ότι η φυσιολογική τους λειτουργία διαταράσσεται. Όταν ένας ιός εισέρχεται σε ένα κύτταρο, μπορεί είτε να αδρανοποιηθεί είτε να αρχίσει να αναπαράγεται αμέσως. Όταν αναπαράγεται, ο ιός ουσιαστικά επιτάσσει το μοριακό εργοστάσιο του κυττάρου για να φτιάξει πολλά αντίγραφα του εαυτού του και στη συνέχεια βγαίνει από το κύτταρο για να απελευθερώσει τα νέα αντίγραφά του.
Μερικές φορές ένας ιός εισέρχεται σε ένα κύτταρο μόνο και μόνο για να διαπιστώσει ότι η νέα προσωρινή κατοικία του φιλοξενεί ήδη έναν άλλο αδρανή ιό. Έκπληξη, Αλλά αυτό που ακολουθεί είναι μια μάχη για τον έλεγχο του κυττάρου που μπορεί να κερδηθεί από οποιοδήποτε μέρος.
Αλλά μερικές φορές ένας ιός εισέρχεται σε ένα κύτταρο κι εκεί τον περιμένει ένα ιδιαίτερα δυσάρεστο σοκ: Ο ένοικος είναι ένας ιός που τον περιμένει. Ένας ιός περιμένει τον εισερχόμενο ιό για να τον κυνηγήσει.
«Είμαι βιοπληροφορικάριος και το εργαστήριό μου μελετά την εξέλιξη των ιών. Συχνά συναντάμε “ιούς των ιών”, αλλά πρόσφατα ανακαλύψαμε κάτι νέο: έναν ιό που προσκολλάται στο λαιμό ενός άλλου ιού, γράφει στην έρευνά του, ο Ιβάν Εριλ, Καθηγητής Βιολογικών Επιστημών, στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ.
Ένας κόσμος δορυφόρων
Οι βιολόγοι γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες την ύπαρξη ιών που κυνηγούν άλλους ιούς, οι οποίοι αναφέρονται ως “δορυφόροι” των ιών. Το 1973, ερευνητές που μελετούσαν τον βακτηριοφάγο P2, έναν ιό που μολύνει το βακτήριο Escherichia coli του εντέρου, διαπίστωσαν ότι αυτή η μόλυνση οδηγούσε μερικές φορές στην ανάδυση δύο διαφορετικών τύπων ιών από το κύτταρο: του φάγου P2 και του φάγου P4.
Ο βακτηριοφάγος Ρ4 είναι ένας εύκρατος ιός, που σημαίνει ότι μπορεί να ενσωματωθεί στο χρωμόσωμα του κυττάρου-ξενιστή του και να παραμείνει αδρανής. Όταν ο Ρ2 μολύνει ένα κύτταρο που ήδη φιλοξενεί τον Ρ4, ο λανθάνων Ρ4 ξυπνά γρήγορα και χρησιμοποιεί τις γενετικές οδηγίες του Ρ2 για να φτιάξει εκατοντάδες δικά του μικρά ιικά σωματίδια. Ο ανυποψίαστος Ρ2 είναι τυχερός αν καταφέρει να αναπαραχθεί λίγες φορές. Σε αυτή την περίπτωση, οι βιολόγοι αναφέρονται στον P2 ως “βοηθητικό” ιό, επειδή ο δορυφορικός P4 χρειάζεται το γενετικό υλικό του P2 για να πολλαπλασιαστεί και να εξαπλωθεί.
Μεταγενέστερες έρευνες έδειξαν ότι τα περισσότερα βακτηριακά είδη διαθέτουν ένα ποικίλο σύνολο δορυφορικών βοηθητικών συστημάτων, όπως αυτό του P4-P2. Αλλά οι ιικοί δορυφόροι δεν περιορίζονται στα βακτήρια. Λίγο μετά την ανακάλυψη του μεγαλύτερου γνωστού ιού, του mimivirus, το 2003, οι επιστήμονες βρήκαν και τον δορυφόρο του, τον οποίο ονόμασαν Sputnik. Οι φυτικοί ιικοί δορυφόροι που παραμονεύουν στα φυτικά κύτταρα περιμένοντας άλλους ιούς είναι επίσης ευρέως διαδεδομένοι και μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στις καλλιέργειες.
Η κούρσα εξοπλισμών από ιούς
Παρόλο που οι ερευνητές έχουν βρει δορυφορικά-βοηθητικά ιικά συστήματα σχεδόν σε κάθε τομέα της ζωής, η σημασία τους στη βιολογία παραμένει υποτιμημένη. Το πιο προφανές είναι ότι οι ιικοί δορυφόροι έχουν άμεσο αντίκτυπο στους “βοηθητικούς” ιούς τους. Συνήθως τους ακρωτηριάζουν. Αλλά μερικές φορές τους καθιστούν πιο αποτελεσματικούς φονιάδες. Ωστόσο, αυτή είναι μάλλον η μικρότερη συνεισφορά τους στη βιολογία.
Οι δορυφόροι και οι βοηθοί τους εμπλέκονται επίσης σε μία ατελείωτη, εξελικτική, κούρσα εξοπλισμών. Οι δορυφόροι εξελίσσουν νέους τρόπους εκμετάλλευσης των βοηθητικών ιών και οι βοηθητικοί ιοί εξελίσσουν αντίμετρα για να τους εμποδίσουν. Επειδή και οι δύο πλευρές είναι ιοί, τα αποτελέσματα αυτού του εσωτερικού πολέμου περιλαμβάνουν αναγκαστικά κάτι που ενδιαφέρει τους ανθρώπους: τα αντιικά φάρμακα.
Πρόσφατες εργασίες δείχνουν ότι πολλά αντι-ιικά συστήματα που πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί στα βακτήρια, όπως το μοριακό ψαλίδι CRISPR-Cas9 που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία γονιδίων, μπορεί να έχουν προέλθει από τους Φάγους και τους δορυφόρους τους. Αν και ακούγεται κάπως παράξενο, κάπως ειρωνικό για την ζωή των ιών, με την υψηλή τους επίδοση και απόδοση και με τα υψηλά ποσοστά μετάλλαξής τους, οι βοηθητικοί ιοί και οι δορυφόροι τους αποδεικνύεται ότι είναι εξελικτικές εστίες για αντιιικά όπλα. Προσπαθώντας να ξεγελάσουν ο ένας τον άλλον, οι δορυφορικοί και οι βοηθητικοί ιοί έχουν δημιουργήσει μια απαράμιλλη σειρά αντιιικών συστημάτων που μπορούν να εκμεταλλευτούν οι ερευνητές.
Οι ιικοί δορυφόροι έχουν τη δυνατότητα να μεταμορφώσουν τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές κατανοούν τις αντιιικές στρατηγικές, αλλά υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε γι’ αυτούς. Στην πρόσφατη εργασία μας, οι συνεργάτες μου και εγώ περιγράφουμε έναν δορυφορικό βακτηριοφάγο εντελώς διαφορετικό από τους προηγουμένως γνωστούς δορυφόρους, ο οποίος έχει αναπτύξει έναν μοναδικό, τρομακτικό τρόπο ζωής.
Οι προπτυχιακοί φοιτητές στο Πανεπιστήμιο του Maryland, απομόνωσαν έναν δορυφορικό Φάγο που ονομάζεται MiniFlayer από το βακτήριο εδάφους Streptomyces scabiei. Ο MiniFlayer βρέθηκε σε στενή συνεργασία με έναν βοηθητικό ιό που ονομάζεται βακτηριοφάγος MindFlayer και μολύνει το βακτήριο Streptomyces. Αλλά η περαιτέρω έρευνα αποκάλυψε ότι ο MiniFlayer δεν ήταν ένας συνηθισμένος δορυφόρος.
Ο MindFlayer και ο MiniFlayer
Ο MiniFlayer είναι ο πρώτος γνωστός δορυφορικός Φάγος που έχει χάσει την ικανότητά του να παραμένει αδρανής. Το γεγονός ότι δεν μπορεί να περιμένει τον βοηθό του να εισέλθει στο κύτταρο αποτελεί σημαντική πρόκληση για έναν δορυφορικό Φάγο. Εάν χρειάζεσαι έναν άλλο ιό για να πολλαπλασιαστείς, ποιος μπορεί να σου εγγυηθεί ότι ο ιός που χρειάζεσαι θα μπει στο κύτταρο περίπου την ίδια στιγμή με εσένα;
Ο MiniFlayer αντιμετώπισε αυτή την πρόκληση με εξελικτική αυτοπεποίθηση και δημιουργικότητα ταινίας τρόμου. Αντί να βρίσκεται σε αναμονή, ο MiniFlayer πέρασε στην επίθεση. Δανειζόμενος από τον “Δράκουλα” και τον “Εξωγήινο”, αυτός ο δορυφορικός φάγος ανέπτυξε ένα μικρό εξάρτημα που του επιτρέπει να προσκολλάται στο λαιμό του βοηθού του σαν βαμπίρ.
Μαζί, ο ανυποψίαστος βοηθός και ο επιβάτης του ταξιδεύουν προς αναζήτηση ενός νέου ξενιστή, όπου το ιικό δράμα θα εκτυλιχθεί ξανά. Δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς ο MiniFlayer υποτάσσει τον βοηθό του ή αν ο MindFlayer έχει αναπτύξει αντίμετρα.
Αν η πρόσφατη πανδημία μας δίδαξε κάτι, αυτό είναι ότι ο εφοδιασμός μας με αντιιικά φάρμακα είναι μάλλον περιορισμένος. Η έρευνα σχετικά με την πολύπλοκη, αλληλένδετη και ενίοτε αρπακτική φύση των ιών και των δορυφόρων τους, όπως η ικανότητα του MiniFlayer να προσκολλάται στο λαιμό του βοηθού του, έχει τη δυνατότητα να ανοίξει νέους δρόμους για την αντιική θεραπεία.
