สงครามระหว่างแบคทีเรียกับฟาจเป็นสองฝ่ายแน่นอน เช่นเดียวกับที่จุลินทรีย์ต้องการปิดประตูไว้เพื่อปกป้องความสมบูรณ์ของพันธุกรรมและหลบหนีการทำลายล้าง ฟาจก็ต้องการเข้ามาดังนั้นฟาจจึงต่อสู้กับ CRISPR มันแปรสภาพทางพันธุกรรมเป็นรูปแบบที่ CRISPR ไม่รู้จักอีกต่อไป หรือออกแบบปืนใหญ่ตามสั่ง นักจุลชีววิทยา Joe Bondy-Denomy ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ University of California, San Francisco เกิดขึ้นกับอาวุธที่ปรับแต่งได้เช่นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Alan Davidson นักจุลชีววิทยาระดับโมเลกุลที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต ทีมงานทราบดีว่าแบคทีเรียPseudomonas aeruginosaซึ่งอาศัยอยู่ในดินและน้ำ และอาจทำให้เกิดการติดเชื้อที่เป็นอันตราย มีระบบ CRISPR ที่แข็งแรง ถึงกระนั้นฟาจบางตัวก็ดูไม่สะทกสะท้านกับมัน
นั่นเป็นเพราะว่าฟาจเหล่านั้นมีโปรตีนขนาดเล็กที่จะจับและรบกวนส่วนนี้
หรือส่วนนั้นของเครื่องจักร CRISPR เช่น เอนไซม์ Cas ที่ตัด DNA ของฟาจ การเชื่อมโยงทำให้ระบบ CRISPR ไม่ทำงาน นักวิจัยรายงานในปี 2015 ในNature Bondy-Denomy และคนอื่นๆ ได้พบยีนต่อต้าน CRISPR ในฟาจอื่นๆ และ DNA ที่สอดประสานกันชนิดอื่นๆ ยีนเป็นเรื่องธรรมดามาก Davidson กล่าวว่าเขาสงสัยว่ามีกี่ระบบ CRISPR ที่ทำงานอยู่อย่างแท้จริง
นักจุลชีววิทยา Kimberley Seed แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย Berkeley พบphage ที่มีระบบ CRISPR ของตัวเองและใช้มันเพื่อต่อสู้กับแบคทีเรียอหิวาตกโรคที่บุกรุก เธอและเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2013 ในNature มันตัดส่วนของ DNA ของแบคทีเรียที่ปกติยับยั้งการติดเชื้อฟาจ
แน่นอนว่าในการสู้รบที่ไม่มีวันจบสิ้นนี้ เราคาดหวังว่าจุลินทรีย์จะต่อสู้กับฟาจอีกครั้ง “เป็นสิ่งที่ฉันมักถูกถามบ่อยๆ: ‘เยี่ยมมาก สารต่อต้าน CRISPR อยู่ที่นั่น แล้วสารต่อต้าน CRISPR อยู่ที่ไหน’ Bondy-Denomy กล่าว ยังไม่มีใครพบสิ่งเหล่านี้
ไดรเวอร์วิวัฒนาการ
เป็นเรื่องหนึ่งที่ต้องศึกษาระบบ CRISPR ในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอย่างดี หรือในจุลินทรีย์เพียงชนิดเดียว เป็นอีกเรื่องหนึ่งที่ต้องทำความเข้าใจว่า CRISPR ต่างๆ ทั้งหมดทำอะไรเพื่อสร้างระบบนิเวศของน้ำพุร้อนที่เดือดปุด ๆ ลำไส้ของมนุษย์ ปอดที่เป็นโรค หรือแม่น้ำที่มีอหิวาตกโรค การประเมินความอุดมสมบูรณ์ของ CRISPR อาจลดลงเมื่อมีการสุ่มตัวอย่างมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจุลินทรีย์ม้ามืดที่นักวิจัยรู้เพียงเล็กน้อย
ในรายงานปี 2016 ในNature Communicationsนักธรณีชีววิทยา Jill Banfield จาก UC Berkeley และเพื่อนร่วมงานตรวจพบจุลินทรีย์ 1,724 ตัวในน้ำใต้ดินในโคโลราโดที่ได้รับการบำบัดเพื่อเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของชนิดที่แยกได้ยาก ระบบ CRISPR นั้นหายากกว่าในฐานข้อมูลของจุลินทรีย์ที่รู้จักกันดี
การนับ CRISPR เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ชุมชนจุลินทรีย์ — รวมถึงที่อยู่ภายในลำไส้ของเรา ซึ่งมีระบบ CRISPR และ phages มากมาย — เป็นไดนามิกไม่แข็งกระด้าง CRISPR กำหนดวิวัฒนาการของฟาจและจุลินทรีย์ในป่าอย่างไร ห้องทดลองของ Banfield และ Barrangou ร่วมมือกันเพื่อดูS. thermophilusและ phages ที่ฟักรวมกันในอาหารนมเป็นเวลาหลายร้อยวัน ทีมงานเห็นว่าจำนวนแบคทีเรียลดลงเมื่อฟาจบุกเข้ามา จากนั้นแบคทีเรียก็ได้รับตัวเว้นวรรคเพื่อต่อต้าน phage และรวบรวม – และจำนวน phage ก็ลดลงตามลำดับ จากนั้นประชากรฟาจใหม่ก็เพิ่มขึ้น ภูมิคุ้มกันต่อ การป้องกัน S. thermophilusเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยรายงานในปี 2559 ในmBio , CRISPRs คือ “หนึ่งในแรงผลักดันพื้นฐานของวิวัฒนาการฟาจ ”
ระบบ CRISPR นั้นสามารถหยิบขึ้นมา ทิ้ง แล้วหยิบขึ้นมาใหม่โดยแบคทีเรียและอาร์เคียเมื่อเวลาผ่านไป อาจเป็นเพราะสภาวะและความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป แบคทีเรียVibrio choleraeเป็นตัวอย่างของพลวัตนี้ดังที่ Seed และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2015 ในJournal of Bacteriology สายพันธุ์คลาสสิกที่เก่ากว่าของการทำลายทางการแพทย์นี้มี CRISPR แต่สายพันธุ์เหล่านี้สูญพันธุ์ไปในป่าส่วนใหญ่ในปี 1960 สายพันธุ์ที่ทำให้เกิดอหิวาตกโรคในปัจจุบันไม่มี CRISPR
ไม่มีใครรู้ว่าทำไม Seed กล่าว แต่นักวิทยาศาสตร์เน้นว่าการวาดความสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์และฟาจ พลาสมิด และองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้นั้นเป็นสงครามแบบง่าย Phages ไม่ได้สร้างความเสียหายเสมอไป พวกเขาสามารถแทรกจีโนมของพวกเขาอย่างเงียบ ๆ เข้าไปในโครโมโซมของแบคทีเรียและอยู่ร่วมกันอย่างอ่อนโยนโดยถูกคัดลอกไปพร้อมกับ DNA ของโฮสต์ Phages, plasmids และองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้สามารถให้ลักษณะใหม่ที่มีประโยชน์ – บางครั้งก็จำเป็น อันที่จริงการเคลื่อนที่ของ DNA ข้ามสายพันธุ์และสายพันธุ์นั้นเป็นหัวใจสำคัญของการวิวัฒนาการของแบคทีเรียและอาร์เคีย
ดังนั้นจึงเป็นเรื่องของการหาสมดุล Luciano Marraffini นักจุลชีววิทยาระดับโมเลกุลจาก Rockefeller University ในนิวยอร์กซิตี้กล่าวว่า “หากคุณรวม DNA ต่างประเทศมากเกินไป คุณจะไม่สามารถรักษาสายพันธุ์ได้ แต่คุณจำเป็นต้องให้ DNA บางส่วนเข้ามา และเป็นไปได้ว่าระบบ CRISPR บางระบบอนุญาตสิ่งนี้ : ระบบที่เขาศึกษาในStaphylococcus epidermidisเช่น จะไปหลังจาก phages ที่อยู่ในเซลล์ฆ่าหรือ lytic สถานะ เขาและ เพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2014 ในธรรมชาติ
credit : princlkipe8.info prosperitymelandria.com ptsstyle.com qldguitarsociety.com realitykings4u.com
