Comprender su comportamiento podría ayudar a buscar alternativas a los antibióticos, dice el profesor de TAU أستاذ

Los investigadores han descubierto que los virus, las bacterias y otros microorganismos se comportan más como humanos de lo que podríamos imaginar. Toman decisiones informadas, interactúan socialmente y eligen competir o colaborar, según lo que se adapte a sus intereses. Pueden ayudarse unos a otros o socavarse unos a otros para asegurar su supervivencia. Pueden matar, o permanecer enteros, dependiendo de las circunstancias. Es un comportamiento evolucionado de un microbio de 0,0001 mm.

“En los últimos quince o veinte años, ha quedado claro que las bacterias y, más recientemente, algunos virus tienen interacciones sociales”, dijo a NoCamels el profesor Avigdor Eldar de la Universidad de Tel Aviv. “Y el [just like with humans]En estas interacciones sociales, ves mucha competencia. Ves cooperación, ves conflicto, ves manipulación, [and] También ves escuchas”.

Los economistas llaman a esto teoría de juegos: un marco para comprender la elección en situaciones entre jugadores que compiten. Los científicos que hablan de seres no humanos prefieren llamarlo “biología social”, pero las reglas son similares.

En un estudio publicado en diciembre de 2021 en Microbiología de la naturalezaEldar y su equipo de investigadores de la Escuela Shmoni de Biomedicina e Investigación del Cáncer han descubierto nuevas complejidades en la biología social: el proceso de comunicación y toma de decisiones en grieta Virus, que son inofensivos para los humanos pero son los enemigos naturales de las bacterias.

Los virus de fagos tienen como objetivo reproducirse lo más cerca posible. Para ello, infectan una sola bacteria y la utilizan con fines reproductivos. Una vez que la bacteria ha entrado en la bacteria, el virus primero tiene que tomar una de dos posibles decisiones: matar al huésped inmediatamente o permanecer “latente” y matarlo más tarde.

“Cuando [the virus] Mata las bacterias y puede producir algo como, digamos, de 50 a 100 copias de sí mismo”, dice Eldar. Entonces, si hay muchas bacterias alrededor, que pueden infectarlo y luego matarlo, puede propagarse más rápidamente. por otro lado, si no hay muchas bacterias disponibles, es mejor hacerlo [become dormant and] permanecer en las bacterias. Dado que las bacterias se replican, es realmente bueno que el virus permanezca adentro y se multiplique con las bacterias”.

Agrega que la disponibilidad de bacterias está determinada por el nivel de infección. De hecho, un virus puede reclamar una bacteria a la vez, lo que significa que el virus debe asegurarse de que las bacterias circundantes no estén ocupadas por sus pares.

¿Cómo saber si hay presa libre para lesionarse? Comunicándose con su familia. “Cuando el virus entra en la célula, produce una [chemical] Una señal, luego la envía fuera de las celdas. [Simultaneously], produce un receptor específico que puede detectar este químico. Entonces, la lógica es que si el virus “huele” mucho a sí mismo, huele [a lot of] Estas señales químicas, no intentarán infectar, sino que se volverán latentes, dice.

La investigación sobre la primera etapa de la decisión de matar o la inactividad precedió a este estudio, y los resultados fueron publicado por colegas de Eldar en 2017. Lo que queda por ilustrar es cómo deciden los fagos, después de elegir un estado inactivo, cuándo despertar, matar al huésped y propagarse, y cuándo permanecer inactivos, señala Eldar.

Abandonar el barco hundido

Por lo general, la mayoría de los virus toman la decisión [to wake up] Cuando hay daño en una célula, la mayor parte es daño en el ADN. Es como dejar un barco que se hunde.

Al mismo tiempo, también hay señales recopiladas de los fagos circundantes que determinan si habrá lugares disponibles después de que se abandone el barco. De hecho, incluso en estado latente, el virus no deja de producir y capturar señales químicas, dice Eldar.

Nuestro artículo muestra que el virus toma una decisión más compleja [when awakening than when going to sleep]. El virus necesita combinar dos piezas de información juntas, ambas dañan [of the bacteria] y el [surrounding] Envía señales. Entonces, básicamente, el virus se hace dos preguntas: primero, ¿está dañada mi nave? Segundo, ¿veo otros lugares intactos y deshabitados a mi alrededor? Si “huele” a que está rodeado de muchos otros fagos, no matará a la bacteria sino que le permitirá intentar corregir su ADN. Básicamente, hay una razón para abandonar un barco que se hunde solo si sabes que hay un refugio seguro en alguna parte. De lo contrario, lo mejor es tratar de dejar que los marineros lo arreglen”, dice.

Relación amor-odio

“Estos virus tienen una especie de relación de amor y odio con las bacterias”, continúa Eldar. “Cuando están dormidos, en realidad quieren que las bacterias prosperen, porque cuando las bacterias prosperan, el virus también se beneficiará, porque puede crecer y multiplicarse con las bacterias. A veces, el virus [actively] Ayuda a las bacterias. Por lo tanto, trae genes que en realidad son beneficiosos para las bacterias, ya sea para proteger contra otros virus o [against] antibióticos”.

Sin embargo, las bacterias no son víctimas pasivas y tienen sus propias formas de lidiar con el virus. Según Eldar, la investigación futura puede analizar cómo las bacterias pueden explotar las debilidades en el sistema de señalización química del virus. Puede suponer que las bacterias pueden [in turn] Manipulación de virus. En cierto sentido, este modo de contacto con el virus también es [its] Talón de Aquiles. Si lo piensas bien, el virus ahora está dentro de la bacteria.

“Ahora, si las bacterias son capaces de hacerlo [replicate] Esta señal, el virus asumirá que la señal es hecha por otro virus [of its kind]. Por lo tanto, puede hacer que el virus piense que hay muchos otros virus alrededor y no matará a la bacteria, sino que simplemente entrará en su estado latente”.

“Así que es una compensación interesante, cuanta más información se brinde [and consumed]allá [opportunity] manipular. “

De cara al futuro: virus mortales en medicina

Las propiedades letales de los virus fagos también se pueden usar en medicina para eliminar las bacterias nefastas del cuerpo humano, dice Eldar. “Así que existe este campo, que realmente ha ganado algo de fuerza en los últimos años, que se llama ‘terapia de fagos’, y funciona como una especie de alternativa a los antibióticos. Normalmente, este campo usa virus que solo pueden matar bacterias, porque realmente quieren matar las bacterias, no quieren quedarse dormidos”, dice.

La investigación que él y sus colegas están haciendo sobre la toma de decisiones sobre virus podría ser útil aquí. “normalmente, [these viruses] Muy rápido, porque no tienen que tomar una decisión, entran y mueren instantáneamente. Sin embargo, se ha demostrado en el pasado que este tipo de virus también, bajo algunas circunstancias, deben tomar decisiones. [For instance]Cuando infectan bacterias, pueden decidir matarlas de forma rápida y menos eficaz, o más lenta y eficaz. Porque, nuevamente, bajo algunas circunstancias, es mejor ser rápido y sucio y luego ir e infectar a otros. [But] Si hay menos presas en el medio ambiente, es mejor ser más lento y más eficiente en la forma de matar las bacterias”.

“Asi que [our research on phage decision-making] Podría tener un impacto en nuestra comprensión de [ways] Estos virus son muy agresivos. [operate]. Porque también tendrán que comunicarse. [with their peers] para hacer [above] decisiones”.