Біолог Пол Роулі розкриває секрети дріжджів-вбивць і розумних фунгіцидів

Любителі гарної їжі та напоїв скрізь будуть здивовані, дізнавшись про це Saccharomyces cerevisiae - вид дріжджів, що дозволяє смачно бродити, що міститься в наших улюблених групах їжі, пива, хліба та вина - хронічно інфіковані вірусами. Багато з них. Насправді, навіть деякі дослідники, які провели свою кар'єру, вивчаючи цей організм, не звертають уваги на цей факт, говорить Пол Роулі, експерт з вірусу дріжджів і доцент з Університету Айдахо.

"У будь-якій одній клітці ви можете мати до дев'яти різних типів вірусів, які заражають клітку", - говорить він Обернено.

Це дивно, але нічого не варто турбувати. Ваше пиво безпечне, і дріжджі не дуже хворі. Настільки небагато людей звертають увагу на ці віруси, тому що за більшості умов вони не роблять цього. На відміну від вірусів, з якими ми звикли більше, вони не розмножуються всередині клітини, поки вона не спалахує і не загине, дозволяючи їм переходити до нових хостів. Натомість вони поширюються за допомогою клітинного сексу - коли дві гаплоїдні дріжджові клітини зібралися разом. Віруси добре справляються, коли їхні господарі справляються добре, тому характеристики, які завдадуть шкоди навколишньому середовищу, не є їхніми еволюційними. Вони є надзвичайно поширеними і майже повністю доброякісними ЗПСШ у світі дріжджів, наприклад, герпес, якщо герпес іноді не прорізався і смертельні раки.

Ось такий поворот: під дуже специфічними обставинами віруси переходять від доброякісного до корисного, випускаючи токсини, які нешкідливі для зараженого господаря, але смертельні для деяких інших дріжджів і грибів, перетворюючи клітину-господаря на так звані «дріжджі-вбивці» Видаляючи конкуренцію, вірус допомагає собі, а тому і самому собі, досягти успіху.

Це дивне явище, яке ще не зовсім зрозуміло вченим. Але якщо ми можемо розкрити секрети цих систем вбивць дріжджів, це може змінити світ, говорить Роулі.

"Ми, по суті," биємо "бактерії, насправді, протягом короткого періоду часу, з антибіотиками; Ми ніколи не били гриби, - говорить Роулі. - Вони завжди були там, і вони завжди були поширені в нападі на наші культури та наші засоби до існування. Мільярди доларів сільськогосподарських культур втрачаються щороку через грибкову інфекцію перед збором урожаю або псування після збору врожаю.

Починаючи з природних токсинів, що виробляються цими дріжджами-вбивцями, можна розробити пеніцилін грибкового світу тільки краще. Замість того, щоб витирати всі види грибів в середовищі, ці токсини теоретично можуть бути сконструйовані таким чином, щоб вони були специфічно спрямовані на організм, викликаючи проблеми, залишаючи мікроби, що сприяють здоровій екосистемі, неушкодженими.

Уявіть собі ефективне і цілеспрямоване озброєння проти картопляної хвороби, яке поширює голод по Європі в 19-му столітті, або каштанову хворобу, яка в 20-му столітті знищила американський каштан. У ці дні, грибкові хвороби поширилися в царство тварин головним чином, загрожуючи бджіл, кажанів і амфібій у багатьох частинах світу своїм існуванням. Наслідки для екосистем, запасів продовольства та здоров'я людей, які є наслідком цих втрат, величезні.

Мрія розумних фунгіцидів, спрямованих проти цих загроз, може бути досягнута в життя Роулі, говорить він. По-перше, вченим доводиться робити базові експерименти, які приведуть до кращого розуміння того, як працюють вбивчі дріжджі. Блискуча річ щодо цих токсинів полягає в тому, що вони базуються на білках, а це означає, що всі трюки генної інженерії можуть бути використані для маніпулювання та адаптації - це серйозна перевага.

Але є ще довгий шлях. Ось як потрібні певні обставини для того, щоб дріжджі-вбивці мали свою вбивчу характеристику. Він бере дріжджі, які інфіковані певним вірусом, а потім сам вірус повинен бути інфікований певним супутним вірусом. Сам супутник - вірус, який виробляє токсин, і без усіх цих частин у порядку, у вас немає дріжджів-вбивць.

Щоб мати дріжджі-вбивці, ви також повинні мати річ, яку потрібно вбити. Даний токсин буде працювати тільки на специфічних організмах - іноді навіть у межах одного виду тільки певні штами будуть вразливі до даної системи вбивць дріжджів, і вчені ще не впевнені, чому це так, або як розпізнати чутливі штами від невразливий.

Тепер, якщо у вас є правильні дріжджі-вбивці, і правильні цільові дріжджі, нічого не станеться, якщо ви не матимете відповідних умов навколишнього середовища; токсини працюють тільки в вузькому діапазоні рН і температури.

Але, якщо ви отримаєте все це право, магія відбувається. Роулі демонструє це студентам і світу в цілому, покриваючи чашку Петрі тонким шаром штаму дріжджів, чутливого до токсину. Зверху, він малює на штам дріжджів вбивці, скажімо, класичну форму ікосаедри вірусного капсиду. Як культура розвивається, вбивці дріжджі повинні робити добре і гальмувати зростання в прилеглих районах. Середовище забарвлюється метиленовим синім і концентрується в областях загибелі клітин, демонструючи в чітку картину підпис вбивці.

"Я люблю його", говорить Роулі. «Часто вчені не мають можливості реально показувати, у гарній графіці, що вони роблять. Це завжди гелі і безбарвні рідини, і такі речі. Але це насправді красивий пластинчастий аналіз, який ми можемо використати, щоб подивитися на взаємодію між вірусом і господарем.

Це цікава наука, але вона також може одного дня привести до революції в управлінні сільським господарством і навколишнім середовищем. У майбутньому ми, люди, можемо навіть перевершити свою одержимість стерилізацією та контролем, і замість цього запросимо мікробний світ, озброєний гарними інструментами проти неприємних зловмисників.

«Гриби і бактерії, вони завжди будуть знаходити способи стати стійкими; це просто факт, - говорить Роулі. «Існує багато способів, якими гриби можуть стати стійкими до цих токсинів. Але питання полягає в тому, що якщо ми зрозуміємо, що таке механізми, то ми можемо боротися з ними. Ми можемо бути розумними, як ми це робимо.