Il biologo Paul Rowley scopre i segreti di Killer Yeast e Smart Fungicides

Gli amanti del buon cibo e delle bevande ovunque saranno sorpresi di apprenderlo Saccharomyces cerevisiae - una specie di lievito che consente la deliziosa fermentazione trovata nei nostri gruppi alimentari preferiti di birra, pane e vino - è cronicamente infetto da virus. Molti di loro. In realtà, anche alcuni ricercatori che hanno trascorso la loro carriera a studiare questo organismo non ne sono consapevoli, afferma Paul Rowley, esperto di lievito e assistente professore presso l'Università dell'Idaho.

"In ogni cella, puoi avere fino a nove diversi tipi di virus che infettano la cellula", dice Inverso.

È sorprendente, ma non c'è nulla di cui preoccuparsi. La tua birra è al sicuro, e il lievito non è veramente malato. Poche persone prestano attenzione a questi virus perché nella maggior parte delle condizioni non fanno molto. A differenza dei virus a cui siamo abituati, non si riproducono all'interno di una cella fino a quando non scoppia e muore, consentendo loro di passare a nuovi host. Invece, si diffondono attraverso il sesso delle cellule - quando due cellule di lievito aploide si uniscono come una sola. I virus fanno bene quando i loro ospiti fanno bene, quindi le caratteristiche che potrebbero danneggiare l'ambiente ospite non sono nel loro evolutivo Sono le malattie sessualmente trasmissibili super-comuni e quasi completamente del lievito - come l'herpes se l'herpes non occasionalmente esplode in ferite pruriginose e cancri mortali.

Ecco la svolta: in un insieme molto specifico di circostanze, i virus passano da benigni a utili, emettendo tossine innocue per l'ospite infetto, ma letali per altri lieviti e funghi, trasformando la cellula ospite in un cosiddetto "lievito killer" "Eliminando la concorrenza, il virus aiuta se stesso - e quindi se stesso - ad avere successo.

È un fenomeno bizzarro e non ancora completamente compreso dagli scienziati. Ma se potessimo svelare i segreti di questi sistemi di lievito assassino, potrebbe cambiare il mondo, dice Rowley.

"Fondamentalmente" picchiamo "i batteri, davvero, per un breve periodo di tempo, con antibiotici; non abbiamo mai battuto funghi, mai ", dice Rowley" Sono sempre stati lì, e sono sempre stati pervasivi nel loro attacco alle nostre colture e ai nostri mezzi di sostentamento. Miliardi di dollari di colture vengono persi ogni anno a causa di un'infezione fungina pre-raccolta o di deterioramento post-raccolto."

A partire dalle tossine presenti in natura prodotte da questi lieviti killer, potrebbe essere possibile sviluppare la penicillina del mondo fungino, solo meglio. Piuttosto che spazzare via tutti i tipi di funghi in un ambiente, queste tossine potrebbero in teoria essere ingegnerizzate per colpire in modo molto specifico l'organismo causando problemi, lasciando i microbi che contribuiscono a un ecosistema sano illeso.

Immaginate armi efficaci e mirate contro la peronospora delle patate, che ha diffuso la carestia attraverso l'Europa nel diciannovesimo secolo, o la peronospora delle castagne, che ha ucciso il castagno americano fino all'estinzione nel 20 ° secolo. In questi giorni, le malattie fungine si sono diffuse nel regno animale in modo sostanziale, minacciando api, pipistrelli e anfibi in molte parti del mondo con la loro stessa esistenza. Le conseguenze per gli ecosistemi, gli approvvigionamenti alimentari e la salute umana derivanti da queste perdite sono enormi.

Il sogno di fungicidi intelligenti mirati contro queste minacce potrebbe essere raggiunto nella vita di Rowley, dice. Ma prima, gli scienziati devono fare quel tipo di sperimentazione di base che porterà a una migliore comprensione di come funzionano i lieviti assassini. La cosa brillante di queste tossine è che sono a base di proteine, il che significa che tutti i trucchi dell'ingegneria genetica possono essere utilizzati per manipolarli e adattarli - un vantaggio importante.

Ma c'è ancora molta strada da fare. Ecco quanto è necessario un insieme di circostanze per far sì che un lievito omicida mostri la sua caratteristica killer. Ci vuole un lievito infetto da un certo virus e quindi quel virus deve essere infettato da un certo virus satellitare. È il virus satellitare che produce la tossina, e senza tutti questi pezzi in ordine, non hai il lievito killer.

Per avere il lievito assassino, devi anche avere una cosa da uccidere. Una determinata tossina funzionerà solo su organismi specifici - a volte anche all'interno della stessa specie solo alcuni ceppi saranno vulnerabili a un determinato sistema di lievito killer, e gli scienziati non sono ancora sicuri del perché, o come distinguere le tensioni sensibili dal invulnerabile.

Ora, se hai il giusto lievito assassino e il giusto lievito bersaglio, non accadrà nulla a meno che tu non abbia le giuste condizioni ambientali; le tossine funzionano solo in un intervallo ristretto di pH e temperatura.

Ma se ottieni tutto questo giusto, la magia accade. Rowley lo dimostra agli studenti e al mondo intero coprendo una scatola di Petri con un sottile strato di ceppo di lievito sensibile alla tossina. In aggiunta, dipinge sul lievito assassino, per esempio, nella classica forma icosaedrica di un capside virale. Man mano che la cultura si sviluppa, i lieviti assassini dovrebbero fare bene e inibire la crescita nelle aree vicine. Il mezzo è tinto con blu di metilene e si concentra nelle regioni della morte cellulare, mostrando in un quadro chiaro la firma di un killer.

"Mi piace", dice Rowley. "Spesso gli scienziati non hanno la capacità di mostrare realmente, con una bella grafica, quello che fanno. Sono sempre gel e liquidi incolori e cose del genere. Ma questo è in realtà un bel test basato sulla piastra che possiamo usare per osservare l'interazione tra virus e host."

È una scienza divertente, ma potrebbe anche un giorno portare a una rivoluzione nel modo in cui gestiamo l'agricoltura e gli ambienti. In futuro, noi umani potremmo persino superare la loro ossessione per la sterilizzazione e il controllo, e optare invece per invitare il mondo microbico, armato di buoni strumenti contro i brutti intrusi.

"Funghi e batteri, troveranno sempre i modi per diventare resistenti; è solo un dato di fatto ", afferma Rowley. "Ci sono molti modi in cui i funghi possono diventare resistenti a queste tossine. Ma la domanda è: se capiamo quali sono questi meccanismi, possiamo anche combatterli. Possiamo essere intelligenti su come lo facciamo."