Μπορεί ένας ιός να μολύνει ή να σκοτώνει έναν άλλο ιό;

Οι ιοί μπορούν να μολύνουν ο ένας τον άλλον. Ο Sputnik, ένας ιός 50 nm, μπορεί να μολύνει έναν άλλο γιγάντιο ιό, τον μιμιιό, ο οποίος στη συνέχεια μπορεί να μολύνει την αμοιβάδα, την πολυφάγα Acanthamoeba.

Η σκηνή είναι το Μπράντφορντ της Βρετανίας. Το έτος είναι 1992. Στο νερό ενός πύργου ψύξης, οι επιστήμονες που ερευνούν ένα ξέσπασμα πνευμονίας συναντούν αυτό που φαίνεται να είναι ένα παρασιτικό βακτήριο που ζει μέσα στην αμοιβάδα, την Acanthamoeba polyphaga . Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν ορισμένες δοκιμές, το εξέτασαν με μικροσκόπιο, αποφάσισαν ότι επρόκειτο για ένα ασυνήθιστο βακτήριο και το υποβίβασαν σε μια ακατάστατη γωνιά επιστημονικών ερευνητικών ενδιαφερόντων.

Δέκα χρόνια αργότερα, όταν επιστήμονες από τη Γαλλία εξέτασαν αυτά τα ευρήματα, αποδείχθηκε ότι τα βακτήρια δεν ήταν καθόλου βακτήρια, αλλά μάλλον ιός! Ένα πολύ μεγάλο ιός, για την ακρίβεια.

Στην εργασία τους με τίτλο A Giant Virus in Amoeba, περιγράφουν έναν ιό 400 nm (μικρός για τα μάτια μας, αλλά τεράστιος για τον μικροσκοπικό κόσμο των ιών) με ένα πρωτεϊνικό καψίδιο από το οποίο ρέουν τα ινίδια σαν συρόμενες κλειδαριές. Το γενετικό του υλικό, το γραμμικό δίκλωνο DNA, είναι μεγαλύτερο από αυτό πολλών βακτηρίων—κώδικας αξίας 1.185 κιλοβάσεων! Αυτός ήταν ο μεγαλύτερος ιός που είχε ανακαλύψει ποτέ κανείς.

Ένα τρισδιάστατο μοντέλο για το πώς μπορεί να φαίνεται ο Sputnik, ο ιοσοφάγος. (Φωτογραφία:AJ Cann/Wikimedia Commons)

Λόγω της βακτηριακής του μεταμφίεσης, οι επιστήμονες αποφάσισαν να ονομάσουν τον ιό «μιμιϊό» ή «μιμούμενο μικρόβιο». Η συγκεκριμένη είναι η Acanthamoeba polyphaga mimivirus ή APMV για συντομία.

5 χρόνια αργότερα, το 2008, ένα άλλο δείγμα νερού από έναν πύργο ψύξης στο Παρίσι της Γαλλίας αποκάλυψε ένα ακόμη μεγαλύτερο ιός από την ίδια οικογένεια ιών, αλλά αυτή τη φορά δεν ήταν μόνος. Ένας μικρότερος ιικός σύντροφος ήταν επίσης παρών, αλλά υπήρχε μόνο σε εκείνες τις αμοιβάδες που είχαν μολυνθεί από τον ιό μαμα (ένα στενό ξάδερφο του μιμιιού). Μια πιο προσεκτική ματιά αποκάλυψε ότι ο μικρότερος ιός δεν μόλυνε την αμοιβάδα. στόχος του ήταν ο μεγαλύτερος ιός mama.

Το Sputnik, όπως αποφάσισαν να το ονομάσουν, είναι ένας μικρός ιός 50 nm με μια απλή 18.343 κιλοβάση δίκλωνου DNA. Για να εξασφαλιστεί η επιβίωσή του, εξαρτάται από το προκατασκευασμένο εργοστάσιο ιών του mimivirus.

Πώς λειτουργούν οι ιοί;

Οι ιοί είναι ανίκανοι να πολλαπλασιαστούν από μόνοι τους. Τους λείπει ο μηχανισμός για να αναπαραγάγουν το γενετικό τους υλικό ή να χτίσουν ένα νέο εξωτερικό κέλυφος - το πρωτεϊνικό καψίδιο. Εάν ένας ιός έχει όντως διαθέσιμα αυτά τα μηχανήματα, εξακολουθούν να μην έχουν κανέναν τρόπο να παράγουν ενέργεια για να τα τροφοδοτήσουν, καθώς δεν τρώνε ούτε αναπνέουν.

Για όλα αυτά, εξαρτώνται από έναν οικοδεσπότη. Είναι, με επιστημονικούς όρους, υποχρεωτικά παράσιτα.

Ένας ιός θα εισέλθει στο κύτταρο-στόχος του με την έγχυση του γενετικού του υλικού στο κύτταρο, αφήνοντας πίσω τον εξωτερικό του σκελετό. Αυτό το γενετικό υλικό θα συνεχίσει να διεισδύει στο DNA του κυττάρου ξενιστή και να ξεγελάσει τις μηχανές του ξενιστή για να ακολουθήσουν τις οδηγίες στον ιικό κώδικα και όχι στο DNA του ξενιστή του. Το κύτταρο ξενιστή γίνεται τώρα ένα εργοστάσιο του οποίου η μόνη λειτουργία είναι να δημιουργεί ιούς.

Πώς οι φυσιολογικοί ιοί προκαλούν λοιμώξεις στα κύτταρα. (Φωτογραφία:Nossedotti /Wikimedia Commons)

Χρησιμοποιώντας την ενέργεια και τις μηχανές του ξενιστή, ο ιός είναι σε θέση να δημιουργήσει οπουδήποτε από μερικές εκατοντάδες έως χιλιάδες αντίγραφα μέσω ενός κυττάρου. Το κύτταρο τελικά πεθαίνει, με τους ιούς να το ανοίγουν, όπου μπορούν να μολύνουν άλλους ξενιστές.

Πολλά άλλα μη ιικά παράσιτα λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο. Οι βδέλλες είναι παράσιτα του αίματος, που πιπιλίζουν το αίμα του ξενιστή τους. Το πλασμώδιο, το πρωτόγονο που προκαλεί ελονοσία, χρησιμοποιεί τα κύτταρα του ξενιστή του για να αναπαραχθεί και να πάρει ενέργεια. Το παράσιτο της γάτας τοξοπλάσμωση λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο.

Όταν ο ίδιος ο ιός εξαρτάται από ένα άλλο ζωντανό ον για την επιβίωσή του, πώς μπορεί να μολυνθεί;

Πώς οι ιοί μολύνουν άλλους ιούς;

Ο μαμαϊός δημιουργεί ένα παρόμοιο σύστημα μέσα στον ξενιστή του, την Acanthamoeba polyphaga. Χρησιμοποιεί την αμοιβάδα για να κάνει περισσότερα αντίγραφα του εαυτού του και ανοίγει την αμοιβάδα όταν τελειώσει η δουλειά. Όταν μπαίνει το Sputnik, «κλέβει» τη ρύθμιση του mamavirus για να δημιουργήσει περισσότερα από τα δικά του αντίγραφα.

Η μόλυνση βλάπτει τον ιό της μαμάς, προκαλώντας αποτυχημένες προσπάθειες ή παράγοντας μη φυσιολογικά καψίδια. Καθώς το Sputnik δημιουργεί περισσότερα από τον εαυτό του, ο μεγαλύτερος ιός χάνεται. Οι mamaviruses δεν θα παράγουν τόσα αντίγραφα, μειώνοντας τις πιθανότητές του να μολύνει άλλους ξενιστές.

Όσο ενδιαφέρον κι αν είναι αυτό, δεν είναι η πρώτη περίπτωση που ένας ιός χρησιμοποιεί μηχανήματα άλλου ιού για αναπαραγωγή. Πολλοί ιοί, που ονομάζονται δορυφορικοί ιοί, εισέρχονται σε κύτταρα που έχουν ήδη μολυνθεί με έναν άλλο ιό, που αναφέρεται ως «βοηθητικός ιός», και χρησιμοποιούν τον μηχανισμό του τελευταίου για να αναπαραχθούν. Η διαφορά μεταξύ του Sputnik, ενός virophage, και οι ιοί δορυφόρου βρίσκονται στη μοίρα του βοηθητικού ιού.

Ένα διάγραμμα που δείχνει πώς οι ιοφάγοι μπορούν να μολύνουν μιμιμικούς ιούς. Το Sputnik χρησιμοποιεί απευθείας το εργοστάσιο του mimivirus (τη μεγάλη μπλε περιοχή), αντί να πηγαίνει στον πυρήνα της αμοιβάδας. (Photo Credit :PLOS Pathogens Journal)

Οι ιοί του δορυφόρου δεν βλάπτουν την αναπαραγωγή του βοηθητικού ιού. Οι δορυφορικοί ιοί θα χρησιμοποιήσουν τον μηχανισμό του κυτταρικού ξενιστή, καθώς και την εργοστασιακή εγκατάσταση του βοηθητικού ιού εντός του κυτταρικού ξενιστή. Με αυτόν τον τρόπο, ένας ιός δορυφόρου μολύνει κυρίως τον κυτταρικό ξενιστή και χρησιμοποιεί πρόσθετη βοήθεια, όπως φαίνεται, από τον βοηθητικό ιό.

Ωστόσο, οι ιοφάγοι δεν μοιράζονται. Ο Σπούτνικ σφετερίζεται την περιοχή του ιού των μαμαϊκών στην αμοιβάδα, βασιλεύοντας γρήγορα. Από στοιχεία ηλεκτρονικών μικρογραφιών και ορισμένες τεχνικές γενετικών δοκιμών, γνωρίζουμε ότι το Sputnik μπορεί να χρησιμοποιήσει αποκλειστικά το εργοστάσιο του ιού mama, χωρίς να χρειάζεται καθόλου τον κυτταρικό ξενιστή. Με αυτόν τον τρόπο, το Sputnik είναι ένα πραγματικό παράσιτο των μεγαλύτερων μιμιιών.

Οι ιοφάγοι σχηματίζουν ένα τμήμα του πανθέου του δορυφορικού ιού.

Πού βρίσκονται οι Mamaviruses;

Από την ανακάλυψη του Sputnik, οι επιστήμονες έχουν αποκαλύψει έναν εντελώς νέο κόσμο ιοφάγων και γιγάντιων ιών που τους συνοδεύουν. Οι ωκεανοί μας φαίνονται να βρίθουν από ιοφάγους. Μετά το Sputnik ήρθε ο Mavirus, ο οποίος μολύνει την Cafeteria roenbergensis, ένας θαλάσσιος μονοκύτταρος οργανισμός.

Σύντομα, οι πύλες άρχισαν να ανοίγουν ευρύτερα και οι επιστήμονες άρχισαν να βρίσκουν πολλούς περισσότερους ιοφάγους. Ανακαλύφθηκαν ακόμη τρία Sputnik, καθώς και ιοί με ενδιαφέροντα ονόματα όπως Zamilon (που σημαίνει γείτονας στα αραβικά) και ένας άλλος ιοσοφάγος από την Ανταρκτική, ο ιοσοφάγος της Organic Lake. Όλα αυτά ανήκουν πλέον σε μια οικογένεια, τους Lavidaviridae.

Οι ιοφάγοι και η ικανότητά τους να μολύνουν άλλους ιούς έχουν αναζωπυρώσει τη συζήτηση για τη φύση των ιών. Είναι ζωντανοί; Ποια θέση καταλαμβάνουν στον φυσικό μας κόσμο και πού ταιριάζουν στην εξέλιξη της ζωής;

Οι ερευνητές εξετάζουν τώρα πώς τέτοιες λοιμώξεις από ιούς που μολύνουν τον ιό θα μπορούσαν να προκαλέσουν μεταφορά γενετικού υλικού σε διαφορετικούς ιούς και στους κυτταρικούς ξενιστές τους.

Αυτή είναι μια ηλεκτρονική μικρογραφία ενός μιμιιού που έχει μολυνθεί με το Zamilon. Τα βέλη υποδεικνύουν μη φυσιολογικά σωματίδια mimivirus (Mont1). (Φωτογραφία:Morgan Gaia/Wikimedia Commons)

Εγείρει επίσης ερωτήματα σχετικά με ιογενείς ασθένειες. Θα μπορούσε ένας ιοσοφάγος να μας βοηθήσει να αντιμετωπίσουμε άλλα ιικά παθογόνα; Αυτό είναι δύσκολο να ειπωθεί, καθώς υπάρχει πολύ λίγη έρευνα στον συγκεκριμένο τομέα.

Το 2012, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Aix Marseille στη Μασσαλία της Γαλλίας, κατέγραψαν αντισώματα κατά ενός ιοσοφάγου σε δύο ζευγάρια Γάλλων που επέστρεφαν από ένα ταξίδι στο Λάος. Αυτό δείχνει ότι το σώμα είναι ικανό να αναγνωρίσει και πιθανώς να δημιουργήσει μια ανοσολογική απόκριση έναντι των ιοφάγων.

Το αν μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες δεν έχει ακόμη φανεί.

Από την ανακάλυψη του πρώτου ιού στα τέλη του 1800, οι επιστήμονες έχουν μπερδευτεί από τη φύση του. Ζουν στην άκρη της ζωής, ένα αίνιγμα όσον αφορά το τι μπορεί κανείς να θεωρήσει «ζωντανό».

Με κάθε ανακάλυψη, έχουν γίνει πιο περίεργοι και πιο περίπλοκοι. Η έρευνα για τους ιοφάγους είναι ακόμα σε σπάργανο, πράγμα που σημαίνει ότι κανείς δεν ξέρει τι συναρπαστικά μυστήρια για τη ζωή στη Γη μπορεί να αποκαλύψει!