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CHE i predatori cacciano spesso in branco è un luogo comune. I lupi lo fanno., Le orche lo fanno. Anche Velociraptor, una specie di dinosauro reso famoso da “Jurassic Park”, si crede di averlo fatto. Queste sono, o erano, tutte specie intelligenti, in grado di scambiare e interpretare le informazioni. Ma la logica della caccia al branco, che molti possono ottenere ciò che uno da solo non può, e che i singoli membri del branco possono svolgere ruoli diversi, non dipende dall’intelligenza. In effetti, sono emerse prove che questa logica si applica ai virus, le entità biologiche più semplici di tutte., E ‘ stato pubblicato questa settimana in Cell, da Edze Westra e Stineke van Houte presso l’Università di Exeter, in Inghilterra.
I virus in questione sono batteriofagi, che “cacciano” i batteri. Non mangiano la loro preda. Piuttosto, prendono in consegna il suo apparato genetico per creare repliche di se stessi, uccidendo l’ospite di conseguenza. Per farlo devono penetrare nella parete cellulare di un batterio e quindi sovvertirne le difese interne, di cui ce ne sono diverse. Uno dei più noti, perché è la base di una tecnologia emergente di editing genetico (vedi articolo), si chiama CRISPR., Il sistema CRISPR rileva e taglia il DNA alieno. In natura, tale DNA sarà quasi sempre provenire da un virus. Per contrastare questo, alcuni batteriofagi hanno evoluto modi di gommatura macchinari cellulari di CRISPR. Il dottor Westra e il dottor van Houte hanno dimostrato che, in sostanza, tali fagi collaborano. Alcuni fanno la gommatura. Altri dirottano l’apparato genetico.
Il dottor Westra e il dottor van Houte sono stati in grado di dedurre ciò che stava accadendo osservando stranezze nell’aumento e nella caduta del numero di batteri e fagi nelle culture., Alla faccia delle cose, ci si aspetterebbe che una popolazione di batteri armati di CRISPR precipiti in presenza di fagi contro-armati con meccanismi anti-CRISPR. Ma questo non sempre accade. Invece, i batteriologi che studiano la questione hanno notato che i fagi con tratti anti-CRISPR a volte non riescono ad attaccare i batteri con difese CRISPR e si estinguono. Perplessi da questo, i due ricercatori hanno deciso di dare un’occhiata più da vicino.,
Per fare ciò, loro e i loro colleghi hanno generato una popolazione di batteri armati di CRISPR e un’altra di fagi con tratti anti-CRISPR, e hanno monitorato esattamente cosa è successo quando hanno introdotto l’uno all’altro. Per cominciare, la densità dei virus è sempre diminuita. In altre parole, la maggior parte dei primi attacchi anti-CRISPR non hanno avuto successo. Questi attacchi falliti non hanno lasciato i batteri indenni però., Hanno provocato l’indebolimento dei sistemi difensivi CRISPR, un processo che i ricercatori sono stati in grado di tracciare fermando un attacco a midstream, lavando via i fagi e testando la capacità dei batteri rimanenti di tagliare il DNA alieno.
Dopo questo calo iniziale dei numeri virali, se la coltura è stata lasciata abbastanza a lungo-e se ci sono stati abbastanza fagi in primo luogo-le cose alla fine si sono invertite. Man mano che il numero di batteri con difese indebolite aumentava, sempre più di loro erano soggetti a successivi attacchi letali, con conseguente creazione di più fagi., Alla fine, man mano che i fagi si moltiplicavano, i batteri venivano sopraffatti e spazzati via. Se i batteri o virus prevalessero dipendeva quindi dai rapporti iniziali dei due. Al di sotto di una certa soglia di abbondanza di fagi all’inizio, i batteri hanno prevalso; sopra di esso, i virus hanno fatto.
Curiosamente, il successo evolutivo dell’approccio dei fagi dipende anche da un secondo fenomeno—anch’esso studiato per la prima volta negli animali sociali—. Questa è la selezione dei parenti., Si basa sul fatto che il comportamento geneticamente determinato che danneggia un individuo può tuttavia diffondersi se aiuta in modo sproporzionato i parenti che portano lo stesso tratto genetico. Nel caso dei fagi, il meccanismo anti-CRISPR è esattamente un tale tratto. Alcuni virus che lo trasportano si sacrificano in modo che altri possano moltiplicarsi.
Comprendere questa interazione tra fagi e batteri è importante, tuttavia, per ragioni che vanno al di là della sua eleganza evolutiva., Uno di questi è che i fagi sono allo studio come alternative agli antibiotici chimici, in particolare nelle situazioni in cui gli insetti sono immuni da tali antibiotici. Un secondo è che i fagi sono una parte cruciale, anche se mal compresa, del microbioma intestinale, la cui importanza per la vita umana sta diventando più chiara di giorno in giorno. Un terzo è che le interazioni dei fagi e dei loro ospiti possono essere analoghe a quelle di altri virus e altri ospiti, inclusi gli esseri umani. Sebbene gli animali non impieghino CRISPR come parte della loro difesa contro i virus, hanno una miriade di altri meccanismi antivirali.,
Il dottor Westra e il dottor van Houte sostengono che le teorie sulla diffusione della malattia non tengono sufficientemente conto della possibilità che queste difese vengano danneggiate e indebolite da attacchi falliti nel determinare le minacce poste da specifici tipi di agenti patogeni virali. Il monitoraggio di tali danni e il grado in cui rende gli organismi vulnerabili agli attacchi successivi potrebbero migliorare il controllo della trasmissione di tali malattie e anche il trattamento di coloro che le catturano.,
Questo articolo è apparso nella sezione Science & technology dell’edizione cartacea sotto il titolo”Second-mover advantage”