Už v roce 1896 si E. H. Hankin všiml, že v řece Ganze je něco, co ničí bakterie cholery. Teprve devatenáct let poté Frederick W. Tworn přišel na to, že to jsou mikroorganismy. Za dalších pár let je nazvali požírači bakterií, neboli bakteriofágy. Jsou to ve skutečnosti viry, ale protože si všímají jen bakterií, a abychom je odlišili od těch ostatních, a taky trochu z piety k průkopníkům mikrobiologie, se jim stále říká bakteriofágy, zkráceně fágy. Jsou zřejmě nejrozšířenějšími organismy na planetě. Hodně jich je i v mořské vodě, až 9.10⁸ na mililitr. Mnohem větší tlačenici představuje obdělávaná půda s dostatkem humusu, ale nejvíc husto jich je v zažívacích traktech. Je to pochopitelné. Tam, kde se to hemží miliardami bakterií, musí být i nepřeberné zoo různých kmenů fágů, kteří si z bakterií udělaly své hostitele.

Zvětšit obrázek

Enterococcus faecalis. Zda jde o kmen šířící své právo na život pomocí biologické zbraně v podobě infekčních fágů, nebo o dobrotisko, které útoku podlehne, jde určit jen podle toho, zda má v DNA geny pro tvorbu strukturální komponentu ϕV1 a pro virulentnost ϕV7. Z pouhého vzhledu bakterie úmysly vyčíst nelze. (Kredit: United States Department of Agriculture)

Někteří mikrobi jsou pro nás dobří, jiní svým namnožením ve střevě nás přivádí k veselosti a zbavují kašle, ale jsou mezi nimi i tací, kteří vypisují úmrtní listy. Umí to i Enterococcus faecalis. Dokud je tam kde má být, chová se slušně, pronikne-li do krve, máme problém. Tento enterokok má mnoho kmenů a jedním z nich je E. faecalis V583. Když náhodou s "pětsetosmdesáttrojkou" něco dělali výzkumníci ve Medicínském centru University státu Texas v Dallasu, tak si spolu s americkými kolegy z Arlingtonu všimli jedné maličkosti - enterokok vpravený pokusnému zvířeti do bakteriemi zatím neosídleného traktu, rozsévá kolem sebe bakteriofágy. Takové chování je přece kontraproduktivní! I na tvorbu těl bakteriofágů je potřeba hodně energie a živin. Proč by bakterie něco takového měly tvořit v místech, kde nemají konkurenci a kde se neměly od čeho nakazit. Jejich enterokoky podle předpokladu měly být "zdravé" a nebo se měly v prostředí s dostatkem živin rychle uzdravit, a nikoli být prolezlé viry a produkovat je. Tak vzniklo podezření, že to bakterie dělají z nevraživosti. Další pokusy tento předpoklad potvrdily. Ukázalo se, že vytvořené viry nejsou infekcí tohoto enterokoka, jsou jeho vlastním produktem a jsou určeny jeho blízkým příbuzným. Napadají další příslušníky z druhu  E. faecalis.

Zvětšit obrázek

Bakteriofág je mnohem menší, než bakterie, je to vir, který napadá pouze bakterie. Má se za to, že jsou nejrozšířenějšími entitami s nejvyšším počtem druhů v biosféře.

Tím se jen potvrdilo, že střeva jsou světem sám pro sebe a že je ještě mnoho věcí, které o jejich obyvatelích neznáme. Například o udržování rovnováhy v tomto společenství. Dosud jsme neměli ani ponětí, že nějakou roli v tom hrají bakteriální viry – fágy. Nový poznatek o chování bakterie V583 nás poučil, že zamořování  prostředí viry může být zcela záměrné a zdaleka nemusí znamenat špatný zdravotní stav konkrétní bakterie, která tento vir tvoří. Nejméně jeden z enterokoků se naučil bakteriofágy využívat jako biologickou zbraň proti dalším mikrobům. Jde o selektivní zbraň proti těm, kteří jsou konzumenty stejných potravinových zdrojů.

Ještě zajímavějším na tom všem asi je, jak to učenlivá bakterie dělá.  U své zbraně musí nejprve provést jakousi sborku ze dvou subjednotek. Funkční zbraní se fág stává až po sestavení dvou komponent. Vědci to dávají čtenářům na vědomí označením fága, v němž se vyskytuje lomítko. Funkční kladivo na konkurenci nazvali fágem ϕV1/7. Z označení také vyplývá, že bakterie musí mít ve svém genomu  (v DNA) dva geny. Každý z nich samostatně tvoří neškodnou  podjednotku fága – označovanou jako profág. Zabíječský  fág vzniká až kombinací dvou profágů  ϕV1 a  ϕV7.  Až dodání patřičné virulence od  “sedmičky” , udělá finální "kumulativní střelu", která je schopna se na protivníkovo tělo přisát, provrtat se jeho vnější stěnou a propašovat genetickou "výbušninu" do cizího genomu. Zlé sekvence pak způsobí v řídícím středisku protivníka informační chaos a enzymy puštěné z řetězu dílo dokonají - dojde k lýze buněk a protivník se prakticky rozpustí. Jde tedy téměř o sofistikovanou výrobu biologické zbraně, která dokáže v řadách konkurence rozsévat zkázu. 
Ani to ale ještě nebylo poslední překvapení, které bakterie svým pozorovatelům přichystala. Tvorba  virulentní podjednotky  profágu  ϕV7 se ukázala být  regulovanou. Její gen začíná pracovat na plný plyn až když dostane signál, že  se v živné půdě vyskytuje dostatek některé z aminokyselin. Až tehdy začne bakterie předpokládat, že nastává čas hojnosti a že má smysl začít o potravinové zdroje soupeřit i prostředky nejtěžšího kalibru. Skoro to svádí k domněnce, že bakterie nejsou tak hloupé, jak jsme si o nich mysleli. Když o nic nejde, nechávají své bližní na pokoji a  válečnou mašinerii rozbíhají až když šance z toho něco vytřískat je velká. Pak jdou i přátelské vztahy s příbuzenstvem stranou a územní nároky si fikaná bakterie začne prosazovat štítem  ze samých infekčních fágů. Ty za svého tvůrce vykonají špinavou práci a nemilosrdně zlikvidují potravní konkurenty.

Zdá se, že vědci tímto poznatkem otevřeli nové dveře k léčbě celé řady infekcí zažívacího traktu. Pomocí bakteriálních virů – bakteriofágů by mělo jít snadno a razantně  ovlivňovat střevní mikroflóru, aniž bychom k tomu museli polykat antibiotika, či sulfonamidy. A navíc by taková léčba, nebo prevence  byly vysoce selektivní a nezatěžovaly by organismus vedlejšími účinky. A to u oslabených jedinců, ať už jinou infekcí, nebo chirurgickým výkonem, často hraje rozhodující roli.  

Pramen: A composite bacteriophage alters colonization by an intestinal commensal bacterium, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1206136109