I biologi hanno trovato prove che i virus hanno una qualche forma di intelligenza collettiva e sono in grado di riconoscere i "segni" che i loro concorrenti e parenti lasciano nelle cellule e di guidarli nel prendere decisioni, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Nature.
“Questi batteriofagi (virus che infettano i batteri) contengono due programmi di comportamento. Uno fa produrre alla cellula un numero enorme di copie di se stesso e lancia un programma di autodistruzione al suo interno, e quando il secondo viene acceso, si integra nel suo DNA e si addentra in un "profondo sottosuolo" con possibilità di rinascita in futuro ", spiega Nonia Pariente, biologa molecolare e editore della rivista Nature Microbiology.
Soldati della guerra eterna
Le malattie e le infezioni non sono qualcosa che soffrono solo gli esseri umani e altre creature multicellulari: c'è stata una guerra continua per la sopravvivenza tra batteri e virus per diverse centinaia di milioni di anni. Tracce di questa guerra si possono trovare ovunque - ogni millilitro di acqua di mare contiene fino a un miliardo di "virus combattenti" - batteri e circa il 70% dei microrganismi marini ne è infettato.
In miliardi di anni di evoluzione, i virus hanno imparato a bypassare l'attenzione dei sistemi di difesa microbica, e questi ultimi hanno sviluppato una sorta di "antivirus" genetico, il sistema CRISPR-Cas9, che trova tracce di DNA virale nel genoma del microbo e lo costringe al suicidio per proteggere i batteri vicini. I virus hanno risposto a queste "difese evolutive" creando un anti-antivirus che sopprime CRISPR-Cas9, e la corsa agli armamenti biologici è continuata.
Rotem Sorek del Weizmann Institute of Science a Rehovot, Israele, e i suoi colleghi hanno trovato un altro esempio molto interessante di "arma" inventata dai virus studiando come funziona il batteriofago phi3T che infetta i bacilli comuni (Bacillus subtilis).
Inizialmente, gli scienziati hanno cercato di capire una cosa completamente diversa: come i microbi si notificano a vicenda della presenza di un virus e si preparano a respingere il suo attacco. Gli scienziati credevano che i batteri infetti rilasciassero nell'ambiente speciali molecole di segnalazione che segnalano ad altri microbi nella loro colonia di pericolo.
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Per verificarlo, Sorek ei suoi colleghi hanno allevato una colonia di bacilli, li hanno infettati con phi3T e poi hanno filtrato il liquido che i microbi hanno rilasciato durante l'infezione della colonia. I biologi hanno aggiunto parte di questa soluzione a una nuova colonia di batteri, suggerendo che le molecole di segnalazione che i loro amici morti hanno rilasciato nel mezzo nutritivo li preparerebbero a un nuovo attacco di virus e li proteggeranno dalle infezioni. La realtà si è rivelata completamente diversa.
Segnali segreti
Si è scoperto che le molecole proteiche corte arbitrio che i biologi hanno isolato da questa soluzione erano in realtà destinate ai virus per comunicare tra loro, non ai batteri, ei loro "autori" non erano microbi, ma i loro ospiti indesiderati.
Queste molecole, come dimostrato dagli esperimenti dei genetisti israeliani, fanno "passare" il virus da un programma di riproduzione a un altro. In presenza di arbitrium, i virus "vanno sottoterra", inserendosi nel DNA dei batteri, invece di proliferare in essi e distruggere le cellule.
Il cambio di programma avviene perché l'arbitrium blocca il lavoro della proteina virale AimR, che è responsabile dell'avvio della procedura per la moltiplicazione del DNA virale e la dissoluzione delle pareti dei batteri.
Perché i virus ne hanno bisogno? Questo sistema di segnalazione, spiegano gli scienziati, funziona come una sorta di intelligenza collettiva dei virus, che consente loro di coordinare in modo flessibile il loro comportamento. Quando ci sono pochi virus, è più vantaggioso per loro moltiplicarsi attivamente, infettando nuovi batteri e uccidendoli, ma nel tempo ce ne sono troppi e i batteri iniziano a rispondere collettivamente alle infezioni, oppure il numero di bacilli scende a valori estremamente bassi.
A questo punto, i virus passano a un programma di infezione alternativo, utilizzando segnali come l'arbitrium, e "si nascondono nella folla", in attesa di una nuova opportunità di infezione. Sorek dice che il suo team ha trovato più di un centinaio di altre molecole simili all'arbitrio e all'AimR in altri virus batteriofagi, suggerendo che molti, o addirittura tutti, i virus sono in grado di "comunicare" con i propri simili.
È possibile che sistemi simili esistano nei virus che infettano gli esseri umani e la loro presenza potrebbe spiegare come l'HIV e un certo numero di altri retrovirus si nascondono nelle cellule mentre cercano di espellerli dal corpo. Se gli scienziati riescono a trovare una molecola che farà "penetrare" l'HIV nella cellula per sempre e non se ne andrà lì, allora il problema di combatterla sarà risolto.
