Biologen Paul Rowley opfanger hemmelighederne for mordergær og smarte svampedræbende midler

Lovers af god mad og drikke overalt vil blive overrasket over at lære det Saccharomyces cerevisiae - En art af gær, der giver mulighed for den lækre gæring, der findes i vores yndlingsfødevaregrupper af øl, brød og vin - er kronisk inficeret med vira. Mange af dem. Faktisk er selv nogle forskere, der har brugt deres karriere at studere denne organisme, uvidende om denne kendsgerning, siger Paul Rowley, gærvirusekspert og assisterende professor ved Idaho Universitet.

"I en enkelt celle kan du have op til ni forskellige typer virus, der inficerer cellen," fortæller han Inverse.

Det er overraskende, men der er ikke noget at bekymre sig om. Din øl er sikker, og gæren er ikke rigtig syg. Så få mennesker er opmærksomme på disse vira, fordi de under de fleste forhold ikke gør alt så meget. I modsætning til vira er vi mere vant til, at de ikke reproducerer inden i en celle, indtil det bryder og dør, så de kan komme videre til nye værter. I stedet spredes de gennem cellekøn - når to haploide gærceller kommer sammen som en. Virusene virker godt, når deres værter gør det godt, så karakteristika, der ville skade værtsmiljøet, er ikke i deres evolutionære. De er de super almindelige og næsten fuldstændig godartede STD'er af gærverdenen - som herpes, hvis herpes ikke lejlighedsvis bryder op i kløende sår og dødelige kræftformer.

Her er twist: Under et meget specifikt sæt omstændigheder går virusserne fra godartede til hjælpsomme, udgivende toksiner, der er harmløse for den inficerede vært, men dødelige for andre gær og svampe, der gør værtscellen til en såkaldt "dræbergær. "Ved at fjerne konkurrencen hjælper virussen sig selv - og derfor selv - for at lykkes.

Det er et bizart fænomen, og det er endnu ikke helt forstået af forskere. Men hvis vi kunne låse op for disse killers gæres hemmeligheder, kunne det ændre verden, siger Rowley.

"Vi slå 'bakterier' i virkeligheden, i meget kort tid med antibiotika; vi har aldrig slået svampe nogensinde ", siger Rowley." De har altid været der, og de har altid været gennemgribende i deres angreb på vores afgrøder og vores levebrød. Milliarder dollars af afgrøder går tabt hvert eneste år på grund af enten svampinfektion før høst eller ødelæggelse efter høst."

Ud fra de naturligt forekommende toksiner, der produceres af disse dræbergær, kan det være muligt at udvikle penicillinet i svampens verden, kun bedre. I stedet for at udslette alle typer svampe i et miljø, kunne disse toksiner teoretisk manipuleres til meget specifikt at målrette organismen, der forårsager problemer, samtidig med at mikrober bidrager til et sundt økosystem uheldig.

Forestil dig effektive og målrettede våben mod kartoffelgræs, som spredte hungersnød gennem Europa i det 19. århundrede eller kastanjebrune, som dræbte det amerikanske kastanjetræ til nært udryddelse i det 20. århundrede. Disse dage har svampesygdomme spredt sig i dyreriget på en større måde, truende bier, flagermus og amfibier i mange dele af verden med deres eksistens. Konsekvenserne for økosystemer, fødevareforsyninger og menneskers sundhed som følge af disse tab er enorme.

Drømmen om smarte fungicider rettet imod disse trusler kunne opnås i Rowleys levetid, siger han. Men først skal forskere gøre den slags grundlæggende eksperimenter, der vil føre til en bedre forståelse af, hvordan dræbende gær fungerer. Den fantastiske ting om disse toksiner er, at de er proteinbaserede, hvilket betyder, at alle de tricks af genteknologi kan bruges til at manipulere og tilpasse dem - en alvorlig fordel.

Men der er en lang vej at gå. Her er hvor småt et sæt forhold er nødvendige for at få en dræbergær til at udvise sin morderegenskab. Det tager en gær, der er inficeret med en bestemt virus, og så skal viruset selv inficeres med en bestemt satellitvirus. Det er den satellitvirus der producerer toksinet, og uden alle disse stykker i orden har du ikke mordergær.

For at få dræbergær skal du også have en ting at blive dræbt. Et givet toksin vil kun fungere på bestemte organismer - nogle gange også inden for samme art vil visse stammer være sårbare over for et givet killingsgærsystem, og videnskabsmænd er endnu ikke sikre på, hvorfor det er, eller hvordan man adskiller de følsomme stammer fra usårlig.

Nu, hvis du har den rigtige dræbergær og den rigtige målgær, sker der intet, medmindre du har de rigtige miljøforhold; toksinerne arbejder kun inden for et snævert område af pH og temperatur.

Men hvis du får alt dette rigtigt, sker magien. Rowley demonstrerer dette for elever og verden som helhed ved at dække en petriskål med et tyndt lag af gærstammen, der er følsom over for toksinet. På toppen maler han på dragergærstammen, f.eks. Den klassiske icosahedralform af en viral capsid. Efterhånden som kulturen udvikler sig, skal killingsgærene gøre det godt og hæmme væksten i nærliggende områder. Mediet farves med methylenblåt og koncentrerer sig i cellerne af celledød, der viser i et klart billede underskriften af ​​en morder.

"Jeg elsker det," siger Rowley. "Ofte har videnskabsmænden ikke evnen til virkelig at vise, i god grafik, hvad de gør. Det er altid geler og farveløse væsker, og ting sådan. Men dette er faktisk en smuk pladebaseret analyse, som vi kan bruge til at se interaktionen mellem viruset og værten."

Det er sjovt videnskab, men det kan også engang føre til en revolution i, hvordan vi styrer landbrug og miljøer. I fremtiden kan vores mennesker endda komme over deres besættelse med sterilisering og kontrol, og vælger i stedet at invitere den mikrobielle verden, bevæbnet med gode værktøjer mod nasty indtrengere.

"Svampe og bakterier, de vil altid finde måder at blive resistente på; det er bare en kendsgerning, "siger Rowley. "Der er mange måder at svampe kan blive resistente over for disse toksiner. Men spørgsmålet er, hvis vi forstår hvad disse mekanismer er, så kan vi bekæmpe dem også. Vi kan være kloge over, hvordan vi gør dette."