Bacteriile din lacurile alpine elvețiene arată o capacitate neașteptată de a combate virușii
În lacurile alpine elvețiene se desfășoară de milioane de ani o competiție tăcută între bacterii și viruși, care elimină zilnic trilioane de organisme fără ca nimeni să observe. Această competiție le împinge pe ambele într-o luptă evolutivă continuă.
Într-un studiu publicat în Environmental Science & Technology, Anna Carratalà, cercetătoare la Laboratorul de Virologie Environmentală al EPFL, și echipa sa au observat în laborator că bacteriile alpine pot rezista atacurilor mai multor bacteriofagi — viruși care infectează bacteriile, le folosesc ca gazde pentru a se reproduce și apoi le distrug.
Mai surprinzător, cercetătorii au constatat că unele dintre aceste bacterii pot reduce capacitatea unor viruși foarte diferiți, care nu sunt prezenți în mod natural în lacurile alpine, de a provoca infecții, ceea ce sugerează proprietăți antivirale cu spectru larg.
Adaptarea bacteriilor la condiții extreme
Lacurile alpine sunt supuse unor condiții extreme: concentrații scăzute de nutrienți, temperaturi joase, acoperire cu gheață iarna și radiații ultraviolete intense vara. În aceste medii aspre, viața microbiană este dominată de bacterii și viruși, care formează comunități numeroase și joacă un rol esențial în ecosisteme.
Cercetătorii au vrut să afle dacă acele comunități bacteriene din lacurile alpine care sunt cel mai puțin sensibile la infecțiile cu fagi pot combate și viruși care nu se găsesc în mod natural în aceste medii. Pentru aceasta, Carratalà și echipa sa au prelevat mostre de apă din 24 de lacuri alpine din Valais. Mostrele au fost aduse în laborator, unde au obținut 200 de tulpini bacteriene diferite, pe care le-au folosit pentru a crea comunități microbiene experimentale. Apoi au expus aceste comunități la trei tipuri de viruși: echovirusul 11, virusul gripal A și virusul X al cartofului. Acești viruși sunt foarte diferiți de cei din lacurile alpine și servesc drept modele pentru testarea proprietăților antivirale ale bacteriilor.
„Studii anterioare au arătat că bacteriile pot «memora» infecțiile virale trecute prin informații stocate în ADN-ul lor, ajutându-le să se apere împotriva atacurilor viitoare”, spune cercetătoarea.
Expuse la un amestec de bacteriofagi alpini, bacteriile au arătat grade variate de sensibilitate la infecțiile virale. Producția de enzime poate contribui, de asemenea, la neutralizarea capacității bacteriofagilor de a provoca infecții. Totuși, mecanismele moleculare exacte care stau la baza proprietăților antivirale ale bacteriilor izolate din Alpii elvețieni rămân necunoscute.
Aplicații în agricultură
Aplicațiile în sănătatea umană ar putea fi încă departe în viitor, dar Carratalà și echipa sa au observat deja rezultate promițătoare în combaterea virușilor care infectează culturile agricole. De exemplu, aceste descoperiri deschid posibilitatea utilizării bacteriilor alpine pentru a combate virușii în sistemele hidroponice, unde culturile cresc fără sol, într-o soluție de nutrienți minerali în apă, precum roșiile cultivate comercial în sere. În acest mediu, virușii se pot deplasa cu ușurință între plante, răspândind infecția.
În colaborare cu Olivier Schumpp, cercetător la Agroscope, au demonstrat că plantele infectate cu un virus dăunător nu mai erau vulnerabile după ce au fost expuse la bacterii rezistente la bacteriofagi. Cu toate acestea, Carratalà rămâne precaută: „Aceasta este o aplicație promițătoare care depășește laboratorul, dar este încă un pas intermediar înainte de o aplicație reală într-un mediu hidroponic.”
Protejarea biodiversității microorganismelor
În colaborare cu Summit Foundation, cercetătorii își vor continua studiile pentru a înțelege rolul biodiversității microorganismelor în mediile alpine. „Această înțelegere este deosebit de importantă într-o perioadă în care oamenii provoacă schimbări rapide ale mediului”, spune Carratalà.
Cercetătorii își propun, de asemenea, să identifice mecanismele moleculare precise care permit bacteriilor din lacurile alpine să reducă capacitatea virușilor de a provoca infecții. „Pe termen mai lung, aceste cunoștințe ar putea deschide noi căi pentru dezvoltarea unor abordări inovatoare, inspirate biologic, pentru tratarea apei și îmbunătățirea siguranței apei”, spune Tamar Kohn, profesoară la EPFL și coordonatoarea Laboratorului de Virologie Environmentală.
