Biolog Paul Rowley otkriva tajne kvasca ubojica i pametnih fungicida

Ljubitelji dobre hrane i pića posvuda će se iznenaditi kad to nauče Saccharomyces cerevisiae - vrsta kvasca koja dopušta ukusnu fermentaciju pronađenu u našim omiljenim grupama hrane piva, kruha i vina - kronično je zaražena virusima. Puno njih. Zapravo, čak i neki znanstvenici koji su proveli svoju karijeru proučavajući ovaj organizam nisu svjesni te činjenice, kaže Paul Rowley, stručnjak za virus kvasca i asistent na Sveučilištu u Idahu.

"U bilo kojoj ćeliji možete imati do devet različitih vrsta virusa koji inficiraju stanicu", kaže on Inverzan.

To je iznenađujuće, ali nema se čega brinuti. Vaše pivo je sigurno, a kvasac nije stvarno bolestan. Tako malo ljudi obraća pažnju na te viruse jer u većini uvjeta ne čine toliko mnogo. Za razliku od virusa na koje smo navikli, oni se ne reproduciraju u ćeliji dok ne puca i ne umre, dopuštajući im da pređu na nove hostove. Umjesto toga, šire se putem staničnog seksa - kada se dvije haploidne stanice kvasca spoje kao jedna. Virusi dobro prolaze kada njihovi domaćini rade dobro, tako da karakteristike koje bi štetile okolini domaćina nisu u njihovoj evoluciji. Oni su super uobičajene i gotovo potpuno benigne spolno prenosive bolesti kvasca u svijetu - poput herpesa ako herpes nije povremeno izbio u rane i smrtonosni rak.

Evo ga: U vrlo specifičnom skupu okolnosti, virusi prelaze iz dobroćudne u korisne, emitirajući toksine koji su bezopasni za zaraženog domaćina, ali smrtonosni za neke druge kvasce i gljivice, pretvarajući stanicu domaćina u tzv. Uklanjanjem konkurencije, virus pomaže samom sebi, a time i samome sebi, da uspije.

To je bizaran fenomen i znanstvenici još uvijek nisu potpuno razumjeli. Ali ako bismo mogli otkriti tajne tih sustava ubojitih kvasaca, to bi moglo promijeniti svijet, kaže Rowley.

"Mi u suštini" tukujemo "bakterije, zapravo, za kratko vrijeme, antibioticima; nikada nismo pobijedili gljivice ", kaže Rowley" Uvijek su bili tamo, i uvijek su prožimali napad naših usjeva i naših sredstava za život. Milijarde dolara usjeva su izgubljene svake godine zbog bilo kakve gljivične infekcije prije žetve ili kvarenja nakon žetve.

Polazeći od prirodnih toksina koje proizvode ti ubojiti kvasci, moguće je razviti penicilin u svijetu gljivica, samo bolje. Umjesto da brišu sve vrste gljivica u okolini, ti se toksini u teoriji mogu konstruirati tako da se specifično usmjere na organizam koji uzrokuje probleme, dok mikrobi ostavljaju doprinos zdravom ekosustavu neozlijeđenom.

Zamislite djelotvorno i ciljano oružje protiv krumpira koji je proširio glad u Europi u 19. stoljeću, ili kestenjastu boju, koja je ubila američki kesten do gotovo izumiranja u 20. stoljeću. Ovih dana, gljivične bolesti su se proširile u životinjsko carstvo u velikoj mjeri, prijeteći pčelama, šišmišima i vodozemcima u mnogim dijelovima svijeta svojim samim postojanjem. Posljedice na ekosustave, zalihe hrane i ljudsko zdravlje koje proizlaze iz tih gubitaka su ogromne.

San pametnih fungicida usmjerenih protiv tih prijetnji mogao bi se postići u Rowleyevom životu, kaže on. No, prvo, znanstvenici moraju obaviti vrstu temeljnih eksperimenata koji će dovesti do boljeg razumijevanja načina na koji ubojice djeluju. Briljantna stvar u vezi s tim toksinima je da se temelje na proteinima, što znači da se svi trikovi genetskog inženjeringa mogu koristiti za manipulaciju i prilagodbu - ozbiljna prednost.

Ali još je dug put. Evo kako su potrebne ograničene okolnosti da bi kvasac ubojice pokazao svoju ubojitu karakteristiku. Potreban je kvasac koji je zaražen određenim virusom, a onda taj virus mora biti zaražen određenim satelitskim virusom. To je satelitski virus koji proizvodi toksin, i bez svih tih komada u redu, nemate kvasac ubojice.

Da biste imali ubojiti kvasac, morate imati i nešto za ubiti. Određeni toksin će raditi samo na određenim organizmima - ponekad čak i unutar iste vrste samo određeni sojevi će biti ranjivi na dani sustav kvasca ubojice, a znanstvenici još nisu sigurni zašto je to, ili kako reći osim osjetljivih sojeva iz neranjiv.

Sada, ako imate pravi kvasac ubojice, i pravi ciljni kvasac, ništa se neće dogoditi ako nemate prave uvjete okoliša; toksini djeluju samo u uskom rasponu pH i temperature.

Ali, ako dobijete sve ovo pravo, čarolija se događa. Rowley to pokazuje studentima i svijetu u cjelini tako što pokriva petrijevu zdjelicu s tankim slojem soja kvasca koji je osjetljiv na toksin. Povrh toga, on crta soj kvasca ubojice u, recimo, klasičnom ikosaedernom obliku virusne kapside. Kako se kultura razvija, kvasci ubojice trebaju dobro djelovati i spriječiti rast u obližnjim područjima. Medij je obojen metilenskim plavim i koncentrira se u područjima stanične smrti, pokazujući jasnu sliku potpisa ubojice.

"Sviđa mi se", kaže Rowley. „Često znanstvenici nemaju sposobnost pokazati, u lijepoj grafici, što rade. Uvijek su gelovi i bezbojne tekućine, i slične stvari. Ali to je zapravo prekrasan test na bazi tanjura koji se može koristiti za ispitivanje interakcije između virusa i domaćina.

To je zabavna znanost, ali i jednog dana može dovesti do revolucije u načinu upravljanja poljoprivredom i okruženjem. U budućnosti, mi ljudi možda čak i prebolimo svoju opsesiju sterilizacijom i kontrolom, i odlučimo umjesto toga pozvati mikrobni svijet, naoružani dobrim alatima protiv gnusnih uljeza.

"Gljive i bakterije, uvijek će pronaći načine da postanu otporne; to je samo činjenica - kaže Rowley. „Postoje mnogi načini na koje gljivice mogu postati otporne na te toksine. Ali pitanje je, ako razumijemo što su ti mehanizmi, onda ih možemo i boriti. Možemo biti pametni o tome kako to činimo."