นักชีววิทยา Paul Rowley เผยความลับของ Killer Yeast และ Fungicides ที่ชาญฉลาด

ผู้ชื่นชอบอาหารและเครื่องดื่มที่ดีทุกที่จะต้องประหลาดใจเมื่อรู้ว่า Saccharomyces cerevisiae - ยีสต์สายพันธุ์ที่ช่วยให้การหมักแสนอร่อยที่พบในกลุ่มอาหารที่เราโปรดปรานของเบียร์ขนมปังและไวน์ - ติดเชื้อไวรัสเรื้อรัง จำนวนมาก ในความเป็นจริงแม้แต่นักวิทยาศาสตร์การวิจัยบางคนที่ใช้เวลาประกอบอาชีพในการศึกษาสิ่งมีชีวิตนี้ก็ไม่สนใจความจริงนี้พอลโรว์ลีย์ผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสยีสต์

“ ในเซลล์ใดเซลล์หนึ่งคุณสามารถมีไวรัสได้ถึงเก้าชนิดที่ติดไวรัสในเซลล์” เขากล่าว ผกผัน.

เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจ แต่ไม่มีอะไรน่าเป็นห่วง เบียร์ของคุณปลอดภัยและยีสต์ไม่ได้ป่วยจริงๆ มีเพียงไม่กี่คนที่ให้ความสนใจกับไวรัสเหล่านี้เพราะภายใต้เงื่อนไขส่วนใหญ่พวกเขาจะไม่ทำทุกอย่างมากนัก ซึ่งแตกต่างจากไวรัสที่เราคุ้นเคยมากกว่าพวกเขาจะไม่ทำซ้ำภายในเซลล์จนกว่ามันจะระเบิดและตายทำให้พวกมันสามารถย้ายไปยังโฮสต์ใหม่ได้ แต่จะแพร่กระจายผ่านการมีเพศสัมพันธ์ของเซลล์ - เมื่อเซลล์ยีสต์สองเซลล์มารวมกันเป็นหนึ่งเดียว ไวรัสทำงานได้ดีเมื่อโฮสต์ของพวกเขาทำได้ดีดังนั้นลักษณะที่จะทำร้ายสภาพแวดล้อมของโฮสต์ไม่ได้อยู่ในวิวัฒนาการของพวกเขาพวกมันเป็นซุปเปอร์ที่พบได้ทั่วไปและแทบไม่เป็นพิษเป็นภัย STDs ของโลกของยีสต์ - เหมือนเริมถ้าเริม และมะเร็งร้ายแรง

นี่คือความบิดเบี้ยว: ภายใต้สถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงมาก ๆ ไวรัสเริ่มแพร่กระจายไปยังสิ่งที่เป็นประโยชน์และปล่อยสารพิษที่ไม่เป็นอันตรายต่อโฮสต์ที่ติดเชื้อ แต่อันตรายต่อยีสต์และเชื้อราอื่น ๆ ทำให้เซลล์โฮสต์กลายเป็น "นักฆ่ายีสต์".” โดยการกำจัดคู่แข่งไวรัสช่วยตัวเอง - และดังนั้น - สำเร็จ

มันเป็นปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดและเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่ถ้าเราสามารถปลดล็อกความลับของระบบยีสต์นักฆ่าเหล่านี้มันสามารถเปลี่ยนโลกได้ Rowley กล่าว

“ โดยพื้นฐานแล้วเราจะ 'ตีแบคทีเรียจริงๆแล้วในช่วงเวลาสั้น ๆ ด้วยยาปฏิชีวนะ เราไม่เคยพ่ายแพ้เชื้อราเลยทีเดียว” Rowley กล่าว“ พวกเขาอยู่ที่นั่นเสมอและพวกเขาก็มักจะถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องในการโจมตีพืชผลและวิถีชีวิตของเรา พืชหลายพันล้านดอลลาร์สูญเสียไปทุก ๆ ปีเนื่องจากการติดเชื้อราก่อนการเก็บเกี่ยวหรือการเน่าเสียหลังการเก็บเกี่ยว”

เริ่มต้นจากสารพิษที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ผลิตโดยนักฆ่ายีสต์เหล่านี้อาจเป็นไปได้ที่จะพัฒนาเพนิซิลลินของโลกเชื้อราเท่านั้นที่ดีกว่า แทนที่จะกำจัดสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในสภาพแวดล้อมสารพิษเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นมาเพื่อกำหนดเป้าหมายเฉพาะสิ่งมีชีวิตที่ก่อให้เกิดปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่ปล่อยให้จุลินทรีย์ก่อให้เกิดอันตรายต่อระบบนิเวศ

ลองนึกภาพอาวุธที่มีประสิทธิภาพและตั้งเป้าหมายต่อต้านการทำลายของมันฝรั่งซึ่งแพร่กระจายความอดอยากไปทั่วยุโรปในศตวรรษที่ 19 หรือทำลายต้นเกาลัดที่ทำลายต้นเกาลัดอเมริกาจนใกล้จะสูญพันธุ์ในศตวรรษที่ 20 ทุกวันนี้โรคเชื้อราได้แพร่กระจายไปยังอาณาจักรสัตว์ในลักษณะที่สำคัญคุกคามผึ้งค้างคาวและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำในหลายส่วนของโลกด้วยการมีอยู่ของพวกเขา ผลที่ตามมาต่อระบบนิเวศของอาหารและสุขภาพของมนุษย์ที่เป็นผลมาจากการสูญเสียเหล่านี้เป็นอย่างมาก

ความฝันของยาฆ่าแมลงอัจฉริยะที่กำหนดเป้าหมายจากภัยคุกคามเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงชีวิตของ Rowley เขากล่าว แต่ก่อนอื่นนักวิทยาศาสตร์ต้องทำการทดลองพื้นฐานที่จะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการทำงานของนักฆ่ายีสต์ สิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับสารพิษเหล่านี้คือพวกมันมีพื้นฐานจากโปรตีนซึ่งหมายความว่าเทคนิคทั้งหมดของพันธุวิศวกรรมสามารถนำมาใช้เพื่อจัดการและปรับพวกมัน - เป็นข้อได้เปรียบที่ร้ายแรง

แต่มีทางยาวไป ต่อไปนี้เป็นสถานการณ์ที่ จำกัด ให้มีขนาดเล็กลงเพื่อให้ได้ยีสต์นักฆ่าเพื่อแสดงลักษณะของนักฆ่า ใช้เวลายีสต์ที่ติดเชื้อไวรัสบางตัวและจากนั้นไวรัสนั้นจะต้องติดเชื้อไวรัสดาวเทียมบางตัว มันเป็นไวรัสดาวเทียมที่ผลิตสารพิษและหากไม่มีชิ้นส่วนเหล่านี้ตามลำดับคุณก็จะไม่มียีสต์นักฆ่า

เพื่อให้มียีสต์นักฆ่าคุณต้องมีสิ่งที่จะฆ่าด้วย สารพิษที่กำหนดจะทำงานกับสิ่งมีชีวิตที่เฉพาะเจาะจง - บางครั้งแม้แต่ในสายพันธุ์เดียวกันเพียงบางสายพันธุ์จะมีความเสี่ยงต่อระบบยีสต์นักฆ่าที่ได้รับและนักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่าทำไมเป็นหรือวิธีการแยกสายพันธุ์ที่ละเอียดอ่อนจาก คงกระพัน.

ตอนนี้ถ้าคุณมียีสต์นักฆ่าที่ถูกต้องและยีสต์เป้าหมายที่ถูกต้องจะไม่มีอะไรเกิดขึ้นถ้าคุณมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม สารพิษจะทำงานภายในช่วงค่า pH และอุณหภูมิที่แคบเท่านั้น

แต่ถ้าคุณได้รับสิทธิทั้งหมดนี้เวทมนตร์จะเกิดขึ้น Rowley สาธิตสิ่งนี้ให้กับนักเรียนและโลกโดยการปิดจาน Petri ด้วยยีสต์ที่ไวต่อสารพิษ ด้านบนเขาวาดลวดลายของยีสต์นักฆ่าโดยกล่าวว่าเป็นรูปทรง icosahedral คลาสสิกของ capsid ไวรัส เมื่อวัฒนธรรมพัฒนาขึ้นนักฆ่ายีสต์ควรทำได้ดีและยับยั้งการเติบโตในพื้นที่ใกล้เคียง สื่อถูกย้อมด้วยเมธิลีนบลูและมุ่งเน้นไปที่บริเวณของเซลล์ที่ตายซึ่งแสดงให้เห็นถึงภาพลายเซ็นของนักฆ่า

“ ฉันชอบมันมาก” Rowley กล่าว “ บ่อยครั้งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่มีความสามารถในการแสดงจริง ๆ ในกราฟิกที่ดีสิ่งที่พวกเขาทำ มันเป็นเจลและของเหลวไม่มีสีเสมอและอย่างนั้น แต่ที่จริงแล้วนี่เป็นวิธีการทดสอบแบบเพลทที่สวยงามที่เราสามารถใช้ดูการโต้ตอบระหว่างไวรัสกับโฮสต์”

มันเป็นวิทยาศาสตร์ที่สนุกสนาน แต่ก็อาจนำไปสู่การปฏิวัติในการจัดการการเกษตรและสภาพแวดล้อมในวันหนึ่ง ในอนาคตมนุษย์เราอาจถึงกับครอบงำจิตใจด้วยการทำหมันและควบคุมและเลือกที่จะเชิญเชื้อจุลินทรีย์โลกเข้ามาพร้อมกับเครื่องมือที่ดีเพื่อต่อต้านผู้บุกรุกที่น่ารังเกียจ

“ เชื้อราและแบคทีเรียพวกมันจะหาหนทางที่จะต้านทานได้เสมอ มันเป็นความจริง” Rowley กล่าว “ มีหลายวิธีที่เชื้อราสามารถต้านทานสารพิษเหล่านี้ได้ แต่คำถามคือถ้าเราเข้าใจว่ากลไกเหล่านั้นคืออะไรเราก็สามารถต่อสู้กับมันได้เช่นกัน เราสามารถฉลาดเกี่ยวกับวิธีการทำสิ่งนี้”