Πιθανόν να έχετε ακούσει για το μικροβίωμα – τις ορδές βακτηρίων και άλλων μικροσκοπικών μορφών ζωής που ζουν στα έντερά μας. Αποδεικνύεται σήμερα ότι αυτά τα βακτήρια έχουν ιούς που υπάρχουν μέσα και γύρω τους – με σημαντικές συνέπειες τόσο για αυτά όσο και για εμάς. Γνωρίστε, λοιπόν, τον φάγο, την κοινότητα των βακτηριοφάγων και των μεταγονιδιωμάτων τους.

Υπάρχουν δισεκατομμύρια, ίσως ακόμη και τρισεκατομμύρια μέσα στο έντερό μας, οι οποίοι είναι γνωστοί ως βακτηριοφάγοι ή απλά φάγοι και αποτελούν μία ειδική κατηγορία ιών που προσβάλλουν βακτήρια μέσα στο ανθρώπινο πεπτικό σύστημα – εξ’ ου και η, εκ της ελληνικής, διεθνής ονομασία τους (bacteriophages).

Η επιστήμη των φάγων έχει εκτοξευθεί στα ύψη πρόσφατα, λέει ο Breck Duerkop, βακτηριολόγος στην Ιατρική Σχολή Anschutz του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, με τους ερευνητές να αγωνίζονται να καταγράψουν την τεράστια ποικιλομορφία τους. Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι αν οι γιατροί μπορούσαν να αξιοποιήσουν ή να στοχεύσουν τους σωστούς φάγους, ίσως να μπορούσαν να βελτιώσουν την ανθρώπινη υγεία.

«Θα αποδειχθεί στο μέλλον ότι θα υπάρχουν τόσο καλοί όσο και κακοί φάγοι», λέει ο Paul Bollyky, γιατρός λοιμωδών νοσημάτων και ερευνητής στο Stanford Medicine. Αλλά προς το παρόν, δεν είναι ακόμη σαφές πόσοι φάγοι καταλαμβάνουν το έντερο – ίσως ένας για κάθε βακτηριακό κύτταρο, ή ακόμη λιγότεροι. Υπάρχουν επίσης βακτήρια που περιέχουν γονίδια φάγων αλλά δεν παράγουν ενεργά ιούς – τα βακτήρια απλώς ζουν τη ζωή τους με το DNA των φάγων να συνοδεύει το γονιδίωμά τους.

Μέχρι σήμερα, υπάρχουν πολλοί φάγοι που δεν έχουν ακόμη ταυτοποιηθεί. Οι επιστήμονες τους αποκαλούν ως την «σκοτεινή ύλη» των φάγων. Ένα μεγάλο μέρος της τρέχουσας έρευνας για τους φάγους είναι η ταυτοποίηση αυτών των ιών και των βακτηρίων-ξενιστών τους. Η βάση δεδομένων Gut Phage Database περιέχει περισσότερους από 140.000 φάγους, αλλά σίγουρα είναι περισσότεροι. «Η ποικιλία τους είναι απλά εξαιρετική», λέει ο Colin Hill, μικροβιολόγος στο University College Cork στην Ιρλανδία.

Οι επιστήμονες βρίσκουν τους φάγους κοσκινίζοντας γενετικές αλληλουχίες που συλλέγονται από δείγματα ανθρώπινων κοπράνων. Εκεί, οι ερευνητές βρήκαν την πιο κοινή ομάδα φάγων του εντέρου, που ονομάζεται crAssphage. Σε μια πρόσφατη μελέτη, ο Hill και οι συνεργάτες του περιέγραψαν λεπτομερώς ένα σχήμα λαμπτήρα για τους crAssphages, με ένα σώμα 20 πλευρών και ένα στέλεχος για την έγχυση DNA σε βακτήρια-ξενιστές.

Δεν είναι σαφές αν οι crAssphages κάνουν διαφορά στην ανθρώπινη υγεία, αλλά δεδομένου ότι μολύνουν μια από τις πιο κοινές ομάδες βακτηρίων του εντέρου, τα Bacteroides, ο Hill δεν θα εκπλαγόταν αν το έκαναν. Άλλες κοινές ομάδες, οι οποίες επίσης μολύνουν τα Bacteroides, περιλαμβάνουν τον Gubaphage (φάγος των βακτηριοειδών του εντέρου) και τον LoVEphage (πολλά ιογενή γενετικά στοιχεία).

Οι φάγοι ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό από άτομο σε άτομο. Αλλάζουν επίσης ανάλογα με την ηλικία, το φύλο, τη διατροφή και τον τρόπο ζωής, όπως περιέγραψαν ο Hill και οι συνεργάτες του στην Ετήσια Επιθεώρηση Μικροβιολογίας 2023. Αν και οι φάγοι μολύνουν βακτήρια και μερικές φορές τα σκοτώνουν, η σχέση είναι πιο περίπλοκη από αυτό. «Συνηθίζαμε να πιστεύουμε ότι οι φάγοι και τα βακτήρια μάχονται», λέει ο Hill, «αλλά τώρα ξέρουμε ότι στην πραγματικότητα χορεύουν- είναι συνεργάτες».

Οι φάγοι μπορούν να ωφελήσουν τα βακτήρια φέρνοντας νέα γονίδια. Όταν ένα σωματίδιο φάγου συναρμολογείται μέσα σε ένα μολυσμένο βακτήριο, μπορεί μερικές φορές να βάλει βακτηριακά γονίδια στο πρωτεϊνικό του κέλυφος μαζί με το δικό του γενετικό υλικό. Αργότερα, εκτοξεύει αυτά τα γονίδια σε έναν νέο ξενιστή, και αυτά τα γονίδια που μεταφέρονται κατά λάθος θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα, λέει ο Duerkop. Μπορεί να παρέχουν αντοχή στα αντιβιοτικά ή την ικανότητα να αφομοιώνουν μια νέα ουσία.

Διαβασε ακομα

Τρως γρήγορα και το φαγητό κατεβαίνει αμάσητο; Ξανασκέψου το

Οι φάγοι κρατούν τους βακτηριακούς πληθυσμούς σε φόρμα, τσιμπώντας τους συνεχώς, λέει ο Hill.

Τα βακτήρια Bacteroides μπορούν να εμφανίσουν έως και δώδεκα τύπους σακχαρούχων επιστρώσεων στις εξωτερικές τους επιφάνειες. Τα διαφορετικά επιστρώματα έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα: Να αποφεύγουν το ανοσοποιητικό σύστημα, ας πούμε, ή να καταλαμβάνουν μια διαφορετική γωνιά του πεπτικού συστήματος. Αλλά όταν υπάρχουν crAssphages, λέει ο Hill, οι Bacteroides πρέπει να αλλάζουν συνεχώς επίστρωμα για να αποφύγουν τους φαγούς που αναγνωρίζουν το ένα ή το άλλο επίστρωμα. Το αποτέλεσμα; Ανά πάσα στιγμή υπάρχουν βακτηρίδια με διαφορετικούς τύπους περιβλήματος, επιτρέποντας στον πληθυσμό στο σύνολό του να καταλαμβάνει ποικίλες θέσεις ή να αντιμετωπίζει νέες προκλήσεις.

Οι φάγοι εμποδίζουν επίσης τους βακτηριακούς πληθυσμούς να ξεφύγουν από τον έλεγχο. Το έντερο είναι ένα οικοσύστημα, όπως το δάσος, και οι φάγοι είναι θηρευτές βακτηρίων, όπως οι λύκοι είναι θηρευτές ελαφιών. Το έντερο χρειάζεται τους φαγούς, όπως το δάσος τους λύκους. Όταν αυτές οι σχέσεις θηρευτή-θηράματος μεταβάλλονται, μπορεί να προκύψει ασθένεια: Οι ερευνητές έχουν παρατηρήσει αλλαγές στο οικοσύστημα των φάγων στο σύνδρομο φλεγμονώδους εντέρου (IBS), στη νόσο του ευερέθιστου εντέρου και στον καρκίνο του παχέος εντέρου.

Οι άνθρωποι προσπαθούν να επαναφέρουν την ισορροπία του μικροβιώματος του εντέρου με δίαιτες ή, σε ακραίες ιατρικές περιπτώσεις, με μεταμοσχεύσεις κοπράνων. Η αντιμετώπιση των φάγων θα μπορούσε να προσφέρει μια πιο λεπτομερή προσέγγιση, λέει ο Hill. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες αναζητούν φάγους που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν θεραπευτικά για να μολύνουν τα βακτήρια που προκαλούν έλκος στομάχου.

Ίσως θα πρέπει να είμαστε ευγνώμονες για τα τρισεκατομμύρια των φάγων που διαχειρίζονται το οικοσύστημα του εντέρου. Χωρίς αυτούς, προτείνει ο Hill, μερικά είδη βακτηρίων θα μπορούσαν γρήγορα να κυριαρχήσουν – ενδεχομένως να μην μπορείτε να χωνέψετε κάποιες τροφές και να υποφέρετε από αέρια και φούσκωμα.

Ο άγριος και θαυμαστός φάγος είναι ένας εταίρος τόσο για τα βακτήρια όσο και για τον άνθρωπο.

Με πληροφορίες από BBC