איך אתה חוגג את שנת הפאג '? אפילו אם מעולם לא שמעת על הנגיפים הקטנטנים ההרגים אותם, חיידקים, בהחלט נתקלתם בהם. טריליוני חיידקים, או פאגים, ווירוסים דומים קיימים בכוכב הלכת, ובמקומות רבים הם אפילו מספרם הגבוה של החיידקים המקומיים.
תוכן קשור
- קרישי דם, תאי כבד ושפעת עופות יפה להפליא תחת מיקרוסקופ
הפאגים מתמחים בהדבקת חיידקים והחלפת גנים כדי שיוכלו להשתמש במארחים שלהם בכדי לשכפל. בצורותיהם השונות, הפאגים מניעים בסופו של דבר תהליכים ביולוגיים בגוף ובכל מערכות אקולוגיות. כעת, מאה שנה לאחר גילוים, יש עוד הרבה ללמוד על היצורים הזעירים הללו ועל האפשרויות המרתקות שלהם - כמו כיצד לתכנן נגיפי פאג מהונדסים שיכולים להתנקש אפילו בזיהומים החיידקיים העמידים ביותר לתרופות.
יער Rohwer של אוניברסיטת סן דייגו, מחבר משותף של החיים בעולם הפאגים שלנו, מסביר מדוע הוא רוצה שהעולם יציין את שנת 2015 כשנת הפאג ':
למה לחגוג שלבים עכשיו?
כבר 100 שנה שאנחנו באמת יודעים על הדברים האלה. תלוי בדיוק במי אתה רוצה לומר שלבים שהתגלו לראשונה, הדוגמה הראשונה המוחשית הראשונה הייתה בשנת 1915. [בדרך כלל זוכה התגובה של הבקטריולוג הבריטי פרדריק וו. טורט.] ועכשיו, לאחר האטה אמיתית במספר האנשים באזור בתחום, אני אומר שיש חייה מחדש בעשר השנים האחרונות בערך. אנשים מכירים בכך שהדברים האלה הם שחקנים מרכזיים במערכות אקולוגיות, פיזור מיקרוביאלי, שיתוף גנים - בכל מקום. כך שתוכלו באמת להיות מעורבים ולתרום בתחום זה ולגלות כמה דברים חדשים, גדולים וחשובים. מבחינת הביולוג זה כיף.
העובדה שהם כל כך נמצאים בכל מקום כמעט לא מביך.
ישנם כמו 10 מיליון פאגים במיליליטר יחיד של מי ים וקרוב ל 100 מיליון מהם בגרם אדמה. הם באמת נמצאים בכל מקום, בעצם כל מה שאתה יכול לחשוב עליהם, והם מגוונים להפליא. אבל הם רק חלק מהמערכת. ברוב המקרים הם לא מזיקים לנו. למעשה, הם כנראה עוזרים לנו לרוב.
אילו דברים הם עושים?
ובכן, השוואה בזומבים נכונה להתנהגות אחת. הפאג'ים נכנסים והם הופכים את ה- DNA לחלק מה- DNA של החיידקים, וזה לעתים קרובות גורם לחיידקים לעשות דברים שונים ממה שהיה בדרך אחרת. דרך טובה אחת לחשוב על אופן פעולתה היא לדמיין סימביוזה על פני טווח רחב, מפתוגנים ועד הדדיות. בכל מערכת כזו שאתה מסתכל עליה, זה נראה כאילו הגנים שעושים את ההסתגלות המקומית נרכשים באמצעות העברה. במעי האנושי, למשל, יש לך קבוצה מסוימת של חיידקים שחיים איתך, אך מה שקורה במהלך החיים הוא שאותם חיידקים ירכשו גנים [מפאגים] שיכולים להיות מועילים, מזיקים או ניטרליים המארח.
אז החלפת DNA זו יכולה לקבל מגוון עצום של תוצאות?
ימין. זהו למעשה האזור בו לפעמים הפאגים יכולים להזיק לאנשים, כאשר הגנים הגורמים למחלה ניתנים על ידי פאג '. אז הרבה פתוגנים קיימים רק מכיוון שלחיידק שאינו בדרך כלל פתוגן יש גנים שונים שנוספו על ידי פאג '. ככל הנראה הדוגמה המפורסמת ביותר היא כולרה, שם הם באמת יודעים היטב כיצד הפאג 'גורם למחלה ההיא. זה קורה גם עם הרבה זני E. coli הגורמים להרעלת מזון.
החיים בעולם הפאגים שלנו
קנהמה עם הצד המסייע?
אם אתה מסתכל על שונית אלמוגים, יש לך בעצם אותם סוגים של חיידקים הקשורים לשונית. אבל אז אתה רואה במקומות שונים, נרכשו גנים שונים המאפשרים לחיידקים להסתגל לתנאים המקומיים שלהם. ובמקרה זה זה דבר טוב, ככל שקידם את הבריאות הכללית של השונית. הצד השני פשוט הורג חיידקים, כי זה פריט המזון שלהם. זה באמת הדבר העיקרי האחר שהם עושים.
כיצד ההתנקשות בחיידקים זו יכולה לעבוד כדי למקד למחלות?
זו מחשבה כבר 100 שנה. במקור אנשים חשבו שמצאו כדור קסם, חיידקים להרוג חיידקים. אבל אז התחלנו להשתמש באנטיביוטיקה, ולרוב אלה הם מה שאנחנו משתמשים עד היום. המקומות שבהם הם עשויים להשתמש הרבה בטיפול בפאגים היו ברוסיה או בפולין. אבל יש סוג של תנועה להשתמש בהם שוב בעולם המערבי, במיוחד מכיוון שחיידקים רבים הפכו עמידים לאנטיביוטיקה.
מדוע הפוטנציאל שלהם להילחם במחלות כה גדול?
ישנם כמה יתרונות. אנטיביוטיקה בעצם הורגת את כל החיידקים, או חלק גדול מהם, ואתה לא רוצה את זה בהרבה מקרים. אתה לא רוצה להרוג את כל החיידקים במעי שלך בכל פעם שיש לך את הזיהום הזה. זו הסיבה שהפאגים כל כך מעניינים: הם מכוונים וצדים זן מסוים של פתוגן. כמו כן, שלב אחד הופך למיליון תוך מספר שעות. אנטיביוטיקה לעולם לא תגבר, אתה צריך להמשיך להכניס אותם לגופך. אבל עם פאגים, אם חיידק היעד נמצא שם, הוא ימשוך יותר מהדברים האלה שהורגים אותו, וזה מה שאתה מקווה. ואז כאשר חיידק המטרה נעלם, גם הפאגים הניזונים ממנו צריכים להיעלם.
האם נוכל ליצור פאגים באופן מלאכותי כך שהם יתכוונו בדיוק לחיידקים המזיקים שאחרינו?
כן. אני חושב שלבידודם מהשלבים הרבים השונים בטבע יש מעט היסטוריה מזויפת - לפעמים זה עובד, לפעמים זה לא - ומבחינה רגולטורית שתמיד תהיה מעט רושמת. אני מאמין שסינתזה היא הדרך בה אנו הולכים. אנחנו הנדסאים אותם כבר לא מעט זמן, משנות השבעים או אולי אפילו קודם לכן, ואנחנו יודעים מעט עליהם. אתה יכול פשוט לקחת פיסת DNA ספציפית, להוסיף אותה למבחנה שיש בה את חלקי החלבון המרכיבים פאג, ומוצאים מזה פאג בר-קיימא. ה- DNA יוזם יצירת פאג בר-קיימא, כך שהוא באמת סוג של ננו-מכין קסום.
זה נשמע אידיאלי, אז מה ההסבר לטיפולי פאג חדשים?
אנו מוציאים מאות מיליוני דולרים על פיתוח אנטיביוטיקה. עד כה באמת לא הייתה השקעה מהסוג הזה שתצטרך לפתח פאגים עד לרמה בה יהיה לנו נוח להשתמש בהם. אם יש לי דלקת חיידקית, אני עדיין הולכת כרגע עם האנטיביוטיקה.
כמה אנחנו עדיין צריכים ללמוד אחרי מאה שנות לימוד שלבים?
אנו יודעים הרבה על חלקם כיוון שהם היו הכלים המשמשים לפיתוח ביולוגיה מולקולרית, לגלות כיצד ה- DNA עובד ובאמת ללמוד כיצד ללמוד דברים ברמה מולקולרית. אז במקרה הזה אנחנו יודעים הרבה. כשמדובר במתרחש בסביבה, אנו יודעים במכות רחבות מאוד אלו סוגים של דברים שהם עושים, אך לגבי הספציפיות של המתרחש, אפילו בגוף האדם, אנו יודעים מעט מאוד.
המגוון הגנטי שלהם, שאינו ידוע ברובו, הוא מדהים. ברוב התחומים אנו עשויים לומר שאיננו יודעים מה עושה גן מסוים, אך לפחות ראינו אותו בעבר. עם דברים של פאג אתה יכול להיכנס לכל סביבה שאתה רוצה לבחור ורוב הגנים שהם נושאים, אולי 80 אחוז, אנחנו לא רק לא יודעים שום דבר על הגנים האלה, אבל מעולם לא ראינו אותם בעבר. זה מדע מתחיל בנקודה זו, ויש תגליות חדשות שקורות כל הזמן. זה אחד המקומות האלה שכל אחד יכול להגיע אליו ובדרך כלל מובטח לך למצוא משהו מגניב.
