Ahli biologi Paul Rowley Mengungkap Rahasia Ragi Pembunuh dan Fungisida Cerdas

Pecinta makanan dan minuman yang baik di mana-mana akan terkejut mengetahui hal itu Saccharomyces cerevisiae - spesies ragi yang memungkinkan fermentasi lezat yang ditemukan dalam kelompok makanan favorit kami seperti bir, roti, dan anggur - terinfeksi secara kronis oleh virus. Banyak dari mereka. Faktanya, bahkan beberapa ilmuwan penelitian yang telah menghabiskan karir mereka mempelajari organisme ini tidak menyadari fakta ini, kata Paul Rowley, pakar virus ragi dan asisten profesor di Universitas Idaho.

"Dalam satu sel saja, Anda dapat memiliki hingga sembilan jenis virus yang menginfeksi sel," katanya Terbalik.

Mengejutkan, tetapi tidak ada yang perlu dikhawatirkan. Bir Anda aman, dan ragi tidak terlalu sakit. Sangat sedikit orang yang memperhatikan virus ini karena dalam sebagian besar kondisi, mereka tidak melakukan semua itu. Tidak seperti virus yang biasa kita gunakan, mereka tidak bereproduksi di dalam sel sampai meledak dan mati, memungkinkan mereka untuk pindah ke host baru. Sebaliknya, mereka menyebar melalui seks sel - ketika dua sel ragi haploid bergabung menjadi satu. Virus bekerja dengan baik ketika inangnya baik-baik saja, sehingga karakteristik yang akan menyakiti lingkungan inang tidak ada dalam evolusinya. Mereka adalah PMS yang super umum dan hampir sepenuhnya jinak dari dunia ragi - seperti herpes jika herpes tidak kadang-kadang meletus ke luka gatal dan kanker yang mematikan.

Berikut adalah twistnya: Dalam keadaan yang sangat spesifik, virus berubah dari jinak menjadi membantu, memancarkan racun yang tidak berbahaya bagi inang yang terinfeksi tetapi mematikan bagi beberapa ragi dan jamur lain, mengubah sel inang menjadi apa yang disebut “ragi pembunuh. ”Dengan menghapus persaingan, virus membantu dirinya sendiri - dan karena itu sendiri - untuk berhasil.

Ini adalah fenomena aneh, dan belum sepenuhnya dipahami oleh para ilmuwan. Tetapi jika kita bisa membuka rahasia sistem pembunuh ragi ini, itu bisa mengubah dunia, kata Rowley.

“Kami pada dasarnya‘mengalahkan’bakteri, sungguh, untuk waktu yang singkat, dengan antibiotik; kami tidak pernah mengalahkan jamur, "kata Rowley," Mereka selalu ada di sana, dan mereka selalu meresap dalam serangan mereka terhadap tanaman dan mata pencaharian kami. Miliaran dolar tanaman hilang setiap tahun karena infeksi jamur sebelum panen, atau pembusukan pasca panen."

Mulai dari racun yang diproduksi secara alami oleh ragi pembunuh ini, mungkin untuk mengembangkan penisilin dari dunia jamur, hanya saja lebih baik. Daripada memusnahkan semua jenis jamur di lingkungan, racun-racun ini secara teori dapat direkayasa untuk secara khusus menargetkan organisme penyebab masalah, sementara meninggalkan mikroba yang berkontribusi pada ekosistem yang sehat tidak terluka.

Bayangkan senjata yang efektif dan bertarget melawan hawar kentang, yang menyebarkan kelaparan ke seluruh Eropa pada abad ke-19, atau hawar kastanye, yang membunuh pohon kastanye Amerika hingga hampir punah di abad ke-20. Belakangan ini, penyakit jamur telah menyebar ke kerajaan hewan secara besar-besaran, mengancam lebah, kelelawar, dan amfibi di banyak bagian dunia dengan keberadaannya. Konsekuensi terhadap ekosistem, persediaan makanan, dan kesehatan manusia yang dihasilkan dari kerugian ini sangat besar.

Mimpi fungisida cerdas yang ditargetkan terhadap ancaman-ancaman ini dapat dicapai dalam kehidupan Rowley, katanya. Tetapi pertama-tama, para ilmuwan harus melakukan semacam eksperimen dasar yang akan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang cara kerja ragi pembunuh. Hal yang cemerlang tentang racun ini adalah bahwa mereka berbasis protein, yang berarti bahwa semua trik rekayasa genetika dapat digunakan untuk memanipulasi dan mengadaptasinya - keuntungan yang serius.

Tapi ada jalan panjang yang harus ditempuh. Inilah betapa sempitnya keadaan yang diperlukan untuk mendapatkan ragi pembunuh untuk menunjukkan karakteristik pembunuhnya. Dibutuhkan ragi yang terinfeksi virus tertentu, dan kemudian virus itu sendiri harus terinfeksi oleh virus satelit tertentu. Ini adalah virus satelit yang menghasilkan racun, dan tanpa semua bagian ini secara berurutan, Anda tidak memiliki ragi pembunuh.

Untuk memiliki ragi pembunuh, Anda juga harus memiliki sesuatu untuk dibunuh. Racun yang diberikan hanya akan bekerja pada organisme tertentu - kadang-kadang bahkan dalam spesies yang sama hanya strain tertentu akan rentan terhadap sistem ragi pembunuh yang diberikan, dan para ilmuwan belum yakin mengapa itu, atau bagaimana membedakan strain sensitif dari kebal.

Sekarang, jika Anda memiliki ragi pembunuh yang tepat, dan ragi target yang tepat, tidak ada yang akan terjadi kecuali Anda memiliki kondisi lingkungan yang tepat; racun hanya bekerja dalam kisaran pH dan suhu yang sempit.

Tetapi, jika Anda mendapatkan semua ini dengan benar, keajaiban terjadi. Rowley menunjukkan ini kepada siswa dan dunia pada umumnya dengan menutupi cawan petri dengan lapisan tipis dari strain ragi yang sensitif terhadap racun. Di atas, ia melukis strain pembunuh ragi di, katakanlah, bentuk icosahedral klasik dari kapsid virus. Sebagai budaya berkembang, ragi pembunuh harus melakukan dengan baik dan menghambat pertumbuhan di daerah terdekat. Media dicelup dengan biru metilen, dan berkonsentrasi di daerah kematian sel, menunjukkan dalam gambar yang jelas tanda tangan seorang pembunuh.

"Aku menyukainya," kata Rowley. “Seringkali para ilmuwan tidak memiliki kemampuan untuk benar-benar menunjukkan, dalam grafik yang bagus, apa yang mereka lakukan. Selalu gel dan cairan tidak berwarna, dan hal-hal seperti itu. Tapi ini sebenarnya adalah tes berbasis piring yang indah yang bisa kita gunakan untuk melihat interaksi antara virus dan tuan rumah. ”

Ini sains yang menyenangkan, tetapi suatu hari juga bisa mengarah pada revolusi dalam cara kita mengelola pertanian dan lingkungan. Di masa depan, kita manusia mungkin bisa mengatasi obsesi mereka dengan sterilisasi dan kontrol, dan sebagai gantinya memilih untuk mengundang dunia mikroba, dipersenjatai dengan alat yang bagus untuk melawan penyusup jahat.

“Jamur dan bakteri, mereka akan selalu menemukan cara untuk menjadi resisten; itu hanya fakta, "kata Rowley. “Ada banyak cara agar jamur bisa menjadi kebal terhadap racun ini. Tetapi pertanyaannya adalah, jika kita memahami apa mekanisme itu, maka kita juga bisa melawannya. Kita bisa pintar tentang bagaimana kita melakukan ini. ”