0

Mikrobiologická síť sítí

Nazýváme-li nepřátele našich počítačů „viry“, jako bychom tím chtěli naznačit podobnost se záškodnictvím jejích biologických jmenovců. Podobně užitečné je, představíme-li si naopak biosféru skutečných živých mikrobů jako celosvětovou informační „síť sítí“. Také živé mikroorganismy si mezi sebou a mezi svým prostředím vyměňují informace a DNA jim při tom slouží jako přenosová linka pro jejich „datové pakety“. Na rozdíl od počítačových virů se však mikroby mohou samy nejen šířit, ale i vyvíjet, a to navíc rychleji než jejich hostitelé. Mikroby jsou vhodně vybaveny k tomu, aby tento rozdíl využily ve svůj vlastní prospěch v boji, který čas od času mezi nimi a jinými druhy vypukne – v boji, kterému říkáme choroba nebo umírání.

Srovnání s celosvětovou informační sítí je možné právě díky schopnosti mikrobů předávat informace jiným organismům. Podobně jako počítačové viry, také mnohé organické viry mohou vložit (nahrát) jejich vlastní DNA do genetického materiálu hostitele (genomu), který se pak dále kopíruje a předává. Setkáními s mikroby lze částečně vysvětlit evoluci člověka: mnohé segmenty lidské DNA mají svůj původ právě v dávném střetu s určitými typy virů, kterým říkáme retroviry, jež „nahrály“ svou informaci do lidských buněk a začlenily ji do lidské DNA.

Chicago Pollution

Climate Change in the Trumpocene Age

Bo Lidegaard argues that the US president-elect’s ability to derail global progress toward a green economy is more limited than many believe.

Díky molekulární genetice – oboru, který vznikl v roce 1944, kdy bylo dokázáno, že dědičné vlastnosti jsou dalším generacím předávány prostřednictvím DNA – se mikroby staly předmětem mnoha biologických bádání. Systémy složené z mikrobů se dnes staly vhodnými laboratorními modely pro studium evoluce.

Fascinující – ale přitom problematické – na evoluci mikrobů jsou jejich obrovské populace a intenzivní fluktuace v rámci těchto populací. Některé mikroby vlastní gen, který zvyšuje jejich proměnlivost, což mikrobům dovoluje mutovat, měnit se v reakci na různé vlivy jejich okolí. To vyšší organismy nedokáží. Navíc, zatímco vyspělejší formy života, například lidé, se nemohou pářit s jinými druhy, není evoluce mikrobů touto „druhovou bariérou“ nijak omezena. Procesem zvaným „plazmidový přenos“ jsou mikroby schopny si mezi sebou vyměňovat údaje o biologických novinkách, včetně – a to je právě významné a nebezpečné – odolnosti vůči antibiotikům, jež jeden druh mikrobů může předávat jinému.

Příčinou rychlé evoluce mikrobů je jejich takřka nepředstavitelný počet a jejich schopnost vyměňovat si mezi sebou informace. Den co den střídají miliardové populace mikrobů své hostitele a střetávají se s antibiotiky, protilátkami, suchem a dalšími přirozenými riziky, na než může jejich genetický vývoj reagovat. Jednoduché srovnání tempa vývoje mikrobů a jejich mnohobuněčných hostitelů dává mikrobům miliónkrát, ba dokonce miliardkrát větší náskok. Jeden rok v životě mikroba tak snadno může znamenat totéž jako celé období evoluce savců!

Z tohoto pohledu lidstvo v evoluční lize na celé čáře prohrává. Ostatně mnoho složitých organismů válku s mikroby prohrálo a vyhynulo. Také lidská historie je poznamenána katastrofickými pohromami, za nimiž stály mikroby. Lidstvo sice všechny tyto „metly“ dosud přežilo, ale přežití ve světě, kde choroboplodné bakterie a viry nacházejí stále nové formy interakce se svými hostiteli, si žádá, abychom začali uvažovat nověji a abychom do boje zapojili technologický důvtip a společenskou inteligenci.

Ve svých nedávných pracích se zabývám důsledky této obrovské nerovnováhy v evolučním tempu lidí a mikrobů.

Pokud by hnací síla evoluce mikrobů směřovala jen k optimalizaci jejich virulence a zhoubnosti, větší druhy by takovou vražednou konkurenci nemohly za žádných okolností přežít. Ovšem v takovém případě by pochopitelně nepřežily ani mikroby, které jsou závislé na ostatních druzích v tom, že jim poskytují domov. Navzdory tomu, že se mikroby obvykle nesnaží vystupňovat svou virulenci na maximum, většina výzkumů nakažlivých nemocí se zaměřuje především na mechanismy, jejichž prostřednictvím škodlivé účinky mikrobů pociťujeme na vlastní kůži, a na to, jak se hostitelské organismy přizpůsobují (především prostřednictvím imunitního systému) k boji s danou virulencí. Jen okrajově se vědci věnují vnitřním mechanismům mikrobů, díky nimž mikroby mohou setrvávat v hostitelském těle, kam patří i společný zájem mikrobů a hostitele na tom, aby mikrob řídil a omezoval škodu, kterou páchá.

Mikroby koneckonců ve svých hostitelích přebývají proto, aby z této výměny měly samy nějaký užitek. Překvapující příklady dokazují, že mikrobovým cílem je opravdu společné přežití s jeho hostitelem. Hostitelův imunitní systém může být například jedním mikrobem zmanipulován tak, aby se bránil superinfekci konkurenčních parazitů. Proto bychom se měli naučit z těchto synergií těžit a používat zbraně, které nám mikroby skýtají, a přestat se na ně dívat jako na nepřátele, jež je třeba kategoricky vyhubit.

Fake news or real views Learn More

Tak jako vědci studují celé systémy životního prostředí, aby zjistili, jak jejich jednotlivé části na sebe působí, tak i my musíme pohlížet na lidské tělo jako na širší genom. To se skládá z genomu nukleární DNA (karyomu), chondriomu (mitochondrií) a z části, kterou já nazývám mikrobiomem: jakéhosi zvěřince mikrobů sloužících tělu. Musíme studovat mikroby, které všichni nosíme v sobě a na sobě, jako součást společně sdíleného životního prostředí.

Kdo nemůže být proti nim, ať je s nimi, říká jedno přísloví. Ať se nám to líbí nebo ne, je nás osud navždy spojen s mikroby, kteří s námi sdílí naše tělo,. Pochopíme-li lépe, jak uvnitř nás působí a jak s námi spolupracují, bude nám to jedině k užitku.