Interiorul corpului uman este plin de virusuri care infectează bacteriile. Ce fac ele acolo?
Virusuri numite bacteriofagi infectează bacteriile intestinale, injectând în acestea material genetic, noi generații de virusuri rezultând în urma acestui proces. Dar bacteriofagii și bacteriile pot trăi și în armonie.
Probabil ai auzit de microbiom — mulțimea de bacterii și alte forme minuscule de viață care trăiesc în intestinele noastre. Ei bine, pe lângă aceste bacteriile sunt și virusuri, care există în și în jurul bacteriilor, cu consecințe importante atât pentru ele, cât și pentru noi.
Este timpul să facem cunoștință cu bacteriofagii.
Terminologie utilă:
Microbiota - totalitatea microorganismelor dintr-un anumit habitat, cum ar fi corpul uman.
Metagenomul - include genele și genomurile microorganismelor ce formează o microbiotă.
Microbiomul - include microbiota și metagenomul.
Există miliarde, poate chiar trilioane de astfel de virusuri, cunoscute sub denumirea de bacteriofagi (în greacă - „mâncătorii de bacterii”) în sistemul digestiv uman.
Știința despre bacteriofagi s-a dezvoltat vertiginos în ultima vreme, iar cercetătorii încearcă să înțeleagă diversitatea lor enormă. Aceștia bănuiesc că dacă medicii ar putea să valorifice sau să țintească bacteriofagii potriviți, ar putea îmbunătăți sănătatea umană.
Se va dovedi cel mai probabil că există atât bacteriofagi buni, cât și răi, dar deocamdată, nu este clar câți bacteriofagi există în intestin — poate unul pentru fiecare celulă bacteriană sau chiar mai puțini. Există și bacterii care conțin gene de bacteriofagi, dar nu produc activ virusuri; bacteriile trăiesc purtând ADN-ul de bacteriofag în genomul lor.
De asemenea, există mulți bacteriofagi încă neidentificați; oamenii de știință îi numesc „materie întunecată”. O mare parte din cercetarea actuală se concentrează pe identificarea acestor virusuri și a bacteriilor gazdă ale acestora.
Baza de date a bacteriofagilor din intestin conține peste 140.000 de bacteriofagi, dar cu siguranță aceasta este o subestimare, diversitatea lor fiind enormă.
Oamenii de știință identifică bacteriofagi prin examinarea secvențelor genetice prelevate din probe de fecale umane. Așa au descoperit cel mai comun grup de bacteriofagi intestinali, numit crAssfagi (eng. crAssphage) (numele vine de la tehnica de „asamblare încrucișată” care a extras genele lor din amestecul genetic). Într-un studiu recent, cercetătorii au detaliat forma lor de bec, cu un corp cu 20 de laturi și un „ac” cu care injectează ADN-ul în bacteriile gazdă.
Nu este clar dacă crAssfagii au vreun impact asupra sănătății umane, dar având în vedere că infectează unul dintre cele mai comune grupuri de bacterii intestinale, Bacteroides, nu ar fi surprinzător dacă ar avea. Alte grupuri comune, care infectează tot Bacteroides, includ Gubafagii și LoVEfagii (cu multe elemente genetice virale).
Bacteriofagii variază foarte mult de la o persoană la alta. De asemenea, compoziția sistemului intern de bacteriofagi se schimbă în funcție de vârstă, sex, dietă și stil de viață.
Deși bacteriofagii infectează bacteriile și uneori le ucid, relația este mai complicată de atât. Credeam că fagii și bacteriile sunt într-un conflict continuu, dar acum știm că de fapt dansează; sunt parteneri.
Bacteriofagii pot aduce beneficii bacteriilor prin introducerea unor gene noi. Când o particulă de bacteriofag se asamblează în interiorul unei bacterii infectate, uneori poate introduce gene bacteriene în capsula sa proteică alături de propriul material genetic. Ulterior, aceste gene pot fi injectate într-o nouă gazdă, iar acele gene transferate accidental ar putea fi utile. Ele ar putea conferi rezistență la antibiotice sau capacitatea de a digera o nouă substanță.
Bacteriofagii mențin populațiile bacteriene sănătoase. Bacteriile Bacteroides pot afișa până la o duzină de tipuri de învelișuri din zaharide pe suprafețele lor exterioare. Diferite învelișuri oferă avantaje distincte: de a scăpa de sistemul imunitar, de exemplu, sau de a ocupa o altă zonă a sistemului digestiv. Dar când crAssfagii sunt prezenți, Bacteroides trebuie să-și schimbe constant învelișul pentru a scăpa de bacteriofagii care recunosc un anumit tip de înveliș. Rezultatul: la un moment dat, există Bacteroides cu diferite tipuri de înveliș, ceea ce permite populației, în ansamblu, să ocupe o varietate de nișe sau să facă față unor noi provocări.
Bacteriofagii împiedică, de asemenea, populațiile bacteriene să scape de sub control. Intestinul este un ecosistem, precum pădurea, iar bacteriofagii sunt prădători ai bacteriilor, așa cum lupii sunt prădători ai căprioarelor. Intestinul are nevoie de bacteriofagi, așa cum pădurea are nevoie de lupi. Când aceste relații prădător-pradă sunt afectate, pot apărea boli.
Cercetătorii au observat schimbări în populațiile de bacteriofagi în sindromul de intestin iritabil (SII), boala inflamatorie intestinală și cancerul colorectal — ecosistemul viral al unei persoane cu SII este adesea sărac în diversitate.
Oamenii încearcă să reechilibreze microbiomul intestinal prin diete sau, în cazuri medicale extreme, prin transplanturi fecale. Utilizarea bacteriofagilor ar putea oferi o abordare mai fină. Oamenii de știință ar putea utiliza terapeutic bacteriofagi pentru a infecta bacteriile care cauzează ulcer.
Așadar, ar trebui să fim recunoscători pentru trilioanele de bacteriofagi care gestionează ecosistemul din intestinele noastre. Fără ei, câteva tipuri de bacterii ar putea ajunge rapid să domine — ceea ce ne-ar putea lăsa incapabili să digerăm unele alimente și am fi predispuși la balonări și gaze.
Universul sălbatic și minunat al bacteriofagilor este un partener de dans atât pentru bacterii, cât și pentru oameni.
→ Citește și: Viromul uman: de ce virusurile ar putea fi la fel de importante pentru sănătate ca bacteriile intestinale
Adaptare după The phageome: A hidden kingdom within your gut, articolul original fiind scris de Amber Dance.
Credit imagine: depositphotos.com.
