Felejtsd el a probiotikumokat, a jövő a profágoké!

2015 több más mellett – az ENSZ szerint pl. a fény és a talaj éve  – a fág éve is, mivel épp száz éve említette ezeket a lényeket először egy tudományos írásmű, konkrétan egy levél, amit a brit bakteriológus, Frederick Twort írt a The Lancetnek. Twort még az gondolta, hogy az általa leírt valami „oldódó szubsztancia”, amit a baktériumok szekretálnak, így a fág-felfedezésért járó dicséret másik fele a francia-kanadai mikrobiológust, Félix d’Herelle-t illeti, aki aztán 1917-ben magát a fág kifejezést is megalkotta, írja egy különleges könyvről szóló ismertetőjében Nicola Twilley. Az internetről szabadon letölthető, a virális sötét anyag rejtélyeit feltáró könyvet Forest Rohwer és munkatársai írták, és ebben úgy definiálják a fág kifejezést, hogy az a mikrobiális vírusok összességét jelenti, azaz a fágok baktériumokat, Archeákat és egysejtű eukariótákat - sőt nagyobb vírusokat is – fertőzhetnek, ez utóbbiak a virofágok. (A fág éve rendezvényeit is Forest Rohwer amerikai molekulárbiológus és munkatársai szervezik, és mint a már idézett Nicola Twilley-nek elmondják, a fágok ugyanolyan mindenütt jelenlévők, univerzálisak, mint a másik két ünnepelt, a fény és a talaj, és ugyanolyan alapvető a szerepük a földi élet kialakításában és működésében.)

A „Világunk, a fágok birodalma” című könyv (Life in Our Phage World – A centennial field guide to the Earth’s most diverse inhabitants) bemutatja a Föld legdiverzebb lényeit, illetve a velük kapcsolatos száz évnyi kutatómunka eredményét. A könyv remek illusztrációi (Ben Darby és Leah Pantéa munkája) bemutatják, milyen különféle furcsa alakkal bírnak ezek a lények, amikről a közelmúltban az is bebizonyosodott, hogy igenis élőlények, nem kőszerű kristályok.

A fágok mérete épp a mérhetőség, azaz a kvantum- és a klasszikus fizika határán helyezkedik el, átmérőjük néhány nanométernyi – pásztázó elektronmikroszkóppal lehet csak megfigyelni őket (kivéve a nemrég felfedezett óriásvírusokat, amelyek hagyományos mikroszkóppal is láthatók).

Mint azok az élőlények, amiket megfertőznek, a fágok is mindenhol megtalálhatók a Földön – a porban, a vízben, az állatok belében, forró vizű forrásokban, az Antarktisz jegében, és ha szembetalálják magukat a megfertőzhető másik lénnyel, elképesztő felszereléssel ragadják meg azokat, és még elképesztőbb eszközökkel juttatják beléjük örökítőanyagukat. A könyv illusztrációi bemutatják ezeket a furcsa nyúlványokat, amik egyes esetekben horgokhoz, máskor injekciós tűhöz vagy fogakhoz hasonlítanak, legtöbbször pedig leírhatatlan alakjuk van.

Ha már bejutott örökítőanyaguk a megfertőzött másik lénybe, a fágok nem biztos, hogy elpusztítják azt. Persze az is lehet, hogy a megfertőzött sejt olyan intenzív fággyártásba kezd, hogy hamarosan elpusztul, de az is sokszor előfordul, hogy a vírus DNS-e beépül a gazdaszervezet örökítőanyagába, vagy a sejtben szabadon lebegve gazdagítja hasznos funkcióval „áldozatát”.

Csak kettő a könyvben ismertetett érdekes vírusok közül: a Saccharomyces cerevisiae virus L-A pl. toxingyártásra teszi képessé gazdaállatát – a vírus által megfertőzött élesztősejt úgynevezett gyilkos élesztővé alakul, ami toxinjai révén ki tudja pusztítani riválisait, a sör- és borkészítést egyébként lehetővé tevő sörélesztőket. (Az ember pedig a vírus által a gyilkos élesztővel gyártatott toxint gombabetegségek gyógyítására használja.)

A megfertőzött sejteket elpusztító patogén vírusokhoz képest másik szélsőséget képviselő Enterobacteria phage f1nevű fág ártalmatlan: a kizárólag hímnemű E. coli sejtvonalakban szaporodó vírusból a baktérium óránként több ezer példányt is legyárt, azonban ez a folyamat egyáltalán nem meríti le az E. coli metabolizmusát.

A könyvben megdöbbentő statisztikák is olvashatók, így pl. egy teáskanálnyi tengervízben ötször annyi fág található, mint ahány ember él Rio de Janeiro-ban. A becslések szerint 10³¹ számú fág található a Földön, ami természetesen jóval több, mint az összes többi élőlény – beleszámítva a baktériumokat is – együttvéve. A fágok másodpercenként trilliószor trillió sikeres fertőzést hajtanak végre, ennek során minden egyes nap elpusztítják az óceánok baktériumtartalmának 40 százalékát. Egyébként pedig minden, amit a baktériumok művelnek, az elpusztult állatok lebontásától kezdve a levegő nitrogénjének növények által felvehető formába való átalakításáig az őket fertőző fágok tevékenységének eredménye – a vírusok nemcsak az ember belében élő baktériumok, hanem valamennyi bakteriális működés karmesterei is.

Mint Rohwer kifejti: az ember most kezdte megismerni a vele szimbiózisban élő bélbaktériumokat, és a szimbionta vírusokról pedig még kevesebbet tudunk, az azonban bizonyos, hogy mikrobiótánkat hamarosan bakteriofágok segítségével fogjuk manipulálni: a jövő a probiotikumok után a profágoké.

Korábban a Szovjetunióban egyébként folytak fágterápiás kutatások, mivel a vasfüggöny miatt a keleti blokk sok nyugati antibiotikumhoz nem jutott hozzá. Afágterápia ma is létező terápiás metódus Orosz- és Lengyelországban, Grúziában,és Rohwer szerint ezt a terápiás metódust eddig azért hanyagolták el az USA-ban, mert a Nixon elnök által hirdetett rák elleni háború minden mást beárnyékolt. Mára azonban felvirradt a víruskutatás aranykora, mert a génszekvenálás módszerének kidolgozása után kiderült: kb. két milliárdnyi azon gének száma, amelyek csak vírusokban találhatók meg, azaz a vírusok biztosítják a Földön a legnagyobb genetikai diverzitást, és számtalan egészségügyi, gyógyszeripari, energetikai vagy mezőgazdasági felhasználási lehetőséget biztosítanak majd a jövőben.

Míg más élőlények között meglehetősen nehéz új fajokat felfedezni, a vírusok esetében ez igen könnyű, és nemcsak azért, mert létező fajaik közül még alig néhányat azonosítottak, hanem azért is, mert a fágvadászok már szabadon hozzáférhető kézikönyvvel is rendelkeznek, ami lépésről lépésre bemutatja ennek módszerét. Graham Hatfull, a University of Pittsburgh molekuláris genetikusa által kifejlesztett módszer segítségével már az egyetem diákjai is 60 új vírusfajt fedeztek fel. A felfedezett fágok nevével pedig szabad a játék, így van BigPhil vagy Phayoncé is a diákok által adott fág-nevek között.