Οι βιολόγοι ρίχνουν φως στο μυστήριο του τρόπου με τον οποίο τα μικρόβια εξελίσσονται και επηρεάζουν τους ξενιστές

Οι μικροοργανισμοί είναι μια άφθονη και ποικιλόμορφη ομάδα οργανισμών που διαδραματίζουν ουσιαστικούς ρόλους στη βιόσφαιρα. Μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες, να αποσυντεθούν την οργανική ύλη και να συμμετέχουν σε συμβιωτικές σχέσεις με ζώα και φυτά. Ωστόσο, οι μηχανισμοί με τους οποίους τα μικρόβια εξελίσσονται και επηρεάζουν τους ξενιστές τους δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί. Ένας βασικός παράγοντας που καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσονται τα μικρόβια είναι η αλληλεπίδρασή τους με το περιβάλλον. Τα μικρόβια που ζουν σε ακραίες συνθήκες, όπως η υψηλή θερμοκρασία, η χαμηλή ρΗ ή η υψηλή συγκέντρωση άλατος, έχουν εξελίξει συγκεκριμένες προσαρμογές που τους επιτρέπουν να επιβιώσουν. Αυτές οι προσαρμογές μπορεί να περιλαμβάνουν αλλαγές στη δομή του κυτταρικού τοιχώματος, την παραγωγή ενζύμων που διασπούν τοξικές ουσίες ή τον σχηματισμό προστατευτικών βιολογικών φιλίλων. Ένας άλλος βασικός παράγοντας που οδηγεί την εξέλιξη των μικροβίων είναι οι αλληλεπιδράσεις τους με άλλους οργανισμούς. Τα μικρόβια που αλληλεπιδρούν με φυτά ή ζώα μπορούν να εξελιχθούν για να χειριστούν τους ξενιστές τους προκειμένου να αποκτήσουν πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά ή να αποφεύγουν τον ανταγωνισμό. Για παράδειγμα, ορισμένα μικρόβια παράγουν τοξίνες που σκοτώνουν ή αποδυναμώνουν τους ξενιστές τους, ενώ άλλοι παράγουν ορμόνες που διεγείρουν τους ξενιστές τους για να τους παρέχουν φαγητό ή καταφύγιο. Τα μικρόβια επηρεάζουν επίσης την εξέλιξη των ξενιστών τους. Η παρουσία μικροβίων μπορεί να ασκήσει πίεση επιλογής στο ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη των νέων ανοσοαποκρίσεων στον ξενιστή, ο οποίος με τη σειρά του μπορεί να επηρεάσει την εξέλιξη του μικροβίου. Για παράδειγμα, ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV), ο οποίος προκαλεί AIDS, έχει εξελιχθεί για να αποφύγει το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτό έχει οδηγήσει στην εξέλιξη των νέων στελεχών HIV που είναι πιο ανθεκτικά στο ανοσοποιητικό σύστημα. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα μικρόβια και οι ξενιστές εξελίσσονται από κοινού είναι ένα δύσκολο έργο, αλλά είναι απαραίτητο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εμφανίζονται και εξαπλώνεται οι μικροβιακές ασθένειες και πώς να αναπτύξουν αποτελεσματικές στρατηγικές για τον έλεγχο των μικροβιακών λοιμώξεων. Μελετώντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μικροβίων και του περιβάλλοντος, οι ερευνητές ελπίζουν να αποκτήσουν μια βαθύτερη κατανόηση των διαδικασιών που οδηγούν τη μικροβιακή εξέλιξη και να εντοπίσουν τρόπους χειρισμού αυτών των διαδικασιών προκειμένου να βελτιωθεί η ανθρώπινη υγεία. Μια πρόσφατη μελέτη από βιολόγους στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, ο Μπέρκλεϊ έχει ρίξει φως σε αυτό το μυστήριο. Η μελέτη διαπίστωσε ότι τα μικρόβια μπορούν να εξελιχθούν για να επηρεάσουν τη συμπεριφορά των ξενιστών τους με το χειρισμό των νευρωνικών κυκλωμάτων των ξενιστών τους. Οι ερευνητές μελέτησαν την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός τύπου βακτηρίων που ονομάζεται Wolbachia και ο ξενιστής της, το Fruit Fly Drosophila Melanogaster. Το Wolbachia είναι ένα κοινό ενδοκυτταρικό βακτήριο που μολύνει πολλά είδη αρθροπόδων, συμπεριλαμβανομένων των κουνουπιών, των μύγες και των αράχνων. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η Wolbachia μπορεί να χειριστεί τα νευρικά κυκλώματα στον εγκέφαλο της Drosophila που ελέγχει τη συμπεριφορά ζευγαρώματος της μύγας. Τα βακτηρίδια το κάνουν αυτό με την παραγωγή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται WPIP που συνδέεται με έναν συγκεκριμένο υποδοχέα στον εγκέφαλο της μύγας. Αυτή η δέσμευση στη συνέχεια ενεργοποιεί τα νευρικά κυκλώματα που ελέγχουν τη συμπεριφορά ζευγαρώματος, οδηγώντας τις μύγες να γίνουν πιο επιθετικές και πιο πιθανό να ζευγαρώσουν. Η μελέτη αυτή έδωσε νέες ιδέες για το πώς τα μικρόβια μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά των ξενιστών τους. Έχει δείξει ότι τα μικρόβια μπορούν να χειριστούν τα νευρικά κυκλώματα των ξενιστών τους και ότι αυτό μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη φυσική κατάσταση και τη συμπεριφορά του ξενιστή. Αυτό θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην κατανόηση της εξάπλωσης των μολυσματικών ασθενειών και στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για μικροβιακές ασθένειες.