Биологът Пол Роули разкрива тайните на убийствената мая и умните фунгициди

Любителите на добрата храна и напитки навсякъде ще бъдат изненадани да научат това Saccharomyces cerevisiae - вид дрожди, който позволява вкусна ферментация, открита в любимите ни групи храни на бира, хляб и вино - е хронично заразена с вируси. Много от тях. Всъщност дори някои изследователи, които са прекарали кариерата си в изучаването на този организъм, не обръщат внимание на този факт, казва Пол Роули, експерт по дрожди и асистент в Университета на Айдахо.

„В една клетка може да имате до девет различни вида вируси, които заразяват клетката”, казва той обратен.

Изненадващо е, но няма какво да се тревожи. Вашата бира е безопасна и дрождите не са наистина болни. Така че малко хора обръщат внимание на тези вируси, защото при повечето условия те не правят толкова много. За разлика от вирусите, с които сме свикнали, те не се възпроизвеждат в клетката, докато не избухне и не умре, което им позволява да преминат към нови хостове. Вместо това, те се разпространяват чрез клетъчен секс - когато две хаплоидни дрождени клетки се събират като едно цяло. Вирусите се справят добре, когато техните домакини се справят добре, така че характеристиките, които биха навредили на околната среда на гостоприемника, не са в тяхната еволюция. и смъртоносни ракови заболявания.

Ето обрат: При много специфични обстоятелства, вирусите преминават от доброкачествени към полезни, излъчващи токсини, които са безвредни за заразения гостоприемник, но смъртоносни за някои други дрожди и гъбички, превръщайки клетката гостоприемник в т.нар. С изчистването на конкуренцията вирусът помага на самия себе си и следователно на самия него да успее.

Това е странен феномен и този, който все още не е напълно разбран от учените. Но ако можем да отключим тайните на тези системи на убийствени дрожди, това може да промени света, казва Роули.

„Ние по същество„ бием ”бактерии, наистина за кратко време с антибиотици; никога не сме бивали гъбички, "казва Роули" Те винаги са били там и винаги са били широко разпространени в атаката на нашите култури и нашия поминък. Милиарди долари от култури се губят всяка година поради гъбична инфекция преди прибиране на реколтата или разваляне след прибиране на реколтата.

Започвайки от естествено срещащите се токсини, произведени от тези убийствени дрожди, е възможно да се развие пеницилинът на гъбичния свят, само по-добре. Вместо да унищожават всички видове гъбички в среда, тези токсини на теория биха могли да бъдат проектирани така, че да насочват организма към проблеми, като оставят микробите да допринесат за здравословна екосистема.

Представете си ефективни и целенасочени оръжия срещу картофената болест, които разпространяват глад в Европа през 19-ти век, или орех от кестен, който убива американския кестен до почти изчезване през 20-ти век. Тези дни, гъбично заболяване се е разпространило в животинското царство по съществен начин, заплашвайки пчелите, прилепите и земноводните в много части на света с тяхното съществуване. Последиците за екосистемите, хранителните доставки и човешкото здраве, които са резултат от тези загуби, са огромни.

Мечтата за интелигентни фунгициди, насочени срещу тези заплахи, може да бъде постигната в живота на Роули, казва той. Но първо, учените трябва да направят основния експеримент, който ще доведе до по-добро разбиране за това как работят убийствените дрожди. Блестящото нещо за тези токсини е, че те са базирани на протеини, което означава, че всички трикове на генното инженерство могат да бъдат използвани за манипулиране и адаптиране - сериозно предимство.

Но има дълъг път. Ето колко са необходими тесни обстоятелства, за да накарат убиещите дрожди да покажат своята убийствена характеристика. Отнема дрожди, заразени с определен вирус, и след това този вирус трябва сам да бъде заразен с определен сателитен вирус. Това е спътниковият вирус, който произвежда токсина, и без всички тези парчета, нямате убийствени дрожди.

За да имаш убийствена мая, трябва да имаш нещо, което да бъдеш убит. Даден токсин ще работи само върху специфични организми - понякога дори в рамките на един и същи вид само определени щамове ще бъдат уязвими към дадена система убиец дрожди, и учените все още не са сигурни защо това е, или как да разделят чувствителните щамове от неуязвим.

Сега, ако имате правилните убийствени дрожди и правилната целева дрожди, нищо няма да се случи, ако нямате подходящи условия на околната среда; токсините действат само в тесни граници на рН и температура.

Но ако получиш всичко това, магията се случва. Роули демонстрира това пред учениците и света като покрива петриево блюдо с тънък слой от щама на дрожди, който е чувствителен към токсина. Освен това той рисува върху щама на дрождите на убиеца в, например, класическата икосаедрична форма на вирусния капсид. С развитието на културата, убийствените дрожди трябва да се справят добре и да възпрепятстват растежа в близките райони. Средата се оцветява с метиленово синьо и се концентрира в районите на клетъчна смърт, като показва ясна картина на подпис на убиец.

- Обичам го - казва Роули. „Често учените нямат способността наистина да показват в хубава графика какво правят. Винаги има гелове и безцветни течности и подобни неща. Но това всъщност е красив тест, базиран на плочи, който можем да използваме, за да разгледаме взаимодействието между вируса и домакина."

Това е забавна наука, но може и един ден да доведе до революция в управлението на земеделието и околната среда. В бъдеще ние, хората, можем дори да преодолеем манията си за стерилизация и контрол и вместо това да изберем микробния свят, въоръжен с добри инструменти срещу неприятни натрапници.

„Гъби и бактерии, те винаги ще намерят начини да станат резистентни; това е просто факт - казва Роули. „Има много начини, по които гъбичките могат да станат резистентни към тези токсини. Но въпросът е, ако разберем какви са тези механизми, тогава можем да се борим и с тях. Можем да сме умни за това как правим това."