Κατανόηση «αίσθησης απαρτίας» στα µικρόβια

Πόσοι γνωρίζετε ότι όλη η ευρωπαϊκή ήπειρος έχει µόνον το 10% της Ελληνικής Φυσικής Βιοποικιλότητας; Στην τελευταία περίοδο των παγετώνων που σκέπασε µε πάγο για χιλιάδες χρόνια την ευρωπαϊκή ήπειρο, η Ελλάδα έµεινε απάγωτη διατηρώντας ζωντανό ό, τι υπήρχε στα εδάφη της. Ευτυχώς, γιατί, µε το λιώσιµο των πάγων, από αυτή την ελληνική γωνιά, ξεκίνησε η σταδιακή εξάπλωση των φυτικών µας ειδών στα ελεύθερα από πάγο ευρωπαϊκά εδάφη. Κάτι που συνεχίζεται! Και είναι χρέος µας και όλου του κόσµου να τη διατηρήσουµε πάση θυσία, αν θέλουµε να διασφαλίσουµε τη βιωσιµότητα του έµβιου και άβιου περιβάλλοντος, των παραγωγικών µας συστηµάτων, της οικονοµίας και της κοινωνίας.

Οι εξελίξεις στις γονιδιωµατικές τεχνολογίες του DNA, όχι µόνον την επιβεβαιώνουν µε αντικειµενικές µετρήσεις αλλά δηµιουργούν, συνεχώς νέα πεδία αξιοποίησής της, νέες εφαρµογές, νέες προσεγγίσεις και δυνατότητες αντιµετώπισης προβληµάτων και προκλήσεων.

Το παράδειγµα του κολοκυθιού
Πάρτε, για παράδειγµα, τα ταπεινά κολοκύθια, της οικογένειας των Κολοκυνθοειδών, σπουδαία είδη µε άπειρη σχεδόν παραλλακτικότητα καρπών. Σε µέγεθος (από τις γιγάντιες κολοκύθες των 400 κιλών έως των λίγων γραµµαρίων διακοσµητικές), σε σχήµα (από τα στρογγυλά ή µακρόστενα πράσινα µέχρι τους δίµετρους σωλήνες των διακοσµητικών στους φράκτες), σε µορφή (όλων σχεδόν των τύπων ακόµη και τις αχλαδόµορφες µε το χερούλι που χρησιµοποιούσαµε παλιά ως κατσαρόλες νερού) και σε χρώµα κ.ά. Θυµηθείτε ότι στην ίδια οικογένεια ανήκουν και τα διάφορα είδη πεπονιάς, καρπουζιάς, αγγουριάς και πολλά άλλα. Σπουδαία φυτά, µεγάλης καλλιέργειας αλλά και λαχανοκοµικά. Ό,τι µαθαίνουµε δηλαδή από τα κολοκυνθοειδή ισχύει απόλυτα για τα συγγενικά τους πεπόνια, καρπούζια, αγγούρια κ.ά. Για σπουδαίες δηλαδή καλλιέργειες του τόπου µας. Τα κολοκυνθοειδή καλλιεργούνται εκτεταµένα, όχι µόνο τα γνωστά λαχανοκοµικά κολοκύθια τηγανίσµατος, γεµίσµατος κ.ά. Σήµερα αξιοποιούνται όµως και ως υποκείµενα στα εµβολιασµένα φυτάρια πεπονιών, καρπουζιών, αγγουριών, κ.ά. Ίσως δεν γνωρίζετε οι περισσότεροι ότι όλες σχεδόν οι εκτάσεις που καλλιεργούνται στη χώρα µας (αλλά και παντού σχεδόν) µε πεπόνια, καρπούζια και αγγούρια είναι όλες φυτεµένες µε εµβολιασµένα φυτά σε ρίζα κολοκυνθοειδών! Τελείως ξαφνικά προέκυψε µια νέα χρήση της αγριοκολοκυθιάς µας που δεν µπορούσαµε να προβλέψουµε τα χρόνια πριν.

Το ίδιο θα έλεγα για τον γιγάντιο πλούτο της πληθώρας των αρωµατικών και φαρµακευτικών φυτών του τόπου µας, που καθηµερινά σχεδόν «φυτρώνουν» νέες χρήσεις τους πέραν της παρασκευής αρωµάτων και φαρµακευτικών σκευασµάτων. ∆είτε π.χ. που οδήγησε η πρόσφατη ανακάλυψη της αέριας µορφής ορµονών (όπως το Μονοξείδιο του Αζώτου (ΝΟ), το Υδροξείδιο (H2S) που δίνει τη δυσώδη µυρωδιά του κλούβιου αυγού κ.ά. άλλες παρόµοιες που αναφέρονται ως γκαζοτρανσµίτερς. Και για να συνειδητοποιήσουµε τις γρήγορες επιπτώσεις των νέων ανακαλύψεων και των συνεπακόλουθων τεχνολογιών στις παραγωγικές διεργασίες, την οικονοµία, σκεφτείτε πόσο γρήγορα η ανακάλυψη του γκαζοτρανσµίτερ NO οδήγησε στο χάπι Viagra. Το νούµερο ένα σε πωλήσεις σήµερα χάπι στον κόσµο που καταναλώνεται για να παρέχει NO στον οργανισµό µας.

Το φαινόµενο της «αίσθησης απαρτίας»
Κι έρχοµαι στην πρόσφατη ανακάλυψη του φαινοµένου της «αίσθησης απαρτίας» στα µικρόβια. Κύριος τοµέας σήµερα για αντιµετώπιση παθογόνων σε φυτά, ζώα και άνθρωπο για την αποφυγή χρήσης φυτοφαρµάκων, αντιβιοτικών κ.λπ. Η επιστηµονική κατανόηση της ανταλλαγής µηνυµάτων (πληροφοριών), το κουβεντολόι δηλαδή µέσω χηµικών µηνυµάτων που ανταλλάσσουν, πολύ πιο απλούστεροι µικροοργανισµοί, όπως τα µικροσκοπικά βακτήρια. Το κάθε βακτήριο «ρίχνει την ψήφο του στο περιβάλλον του» µέσω µιας ουσίας (Λακτόνη της ΑκετυλοΣερίνης, συντοµογραφούµενη ΛΑΣ) ενώ ταυτόχρονα έχει ενσωµατωµένους στην κυτταρική µεµβράνη που το περιβάλει, δηλαδή το «δέρµα» του, υποδοχείς-κλειδαριές που αναγνωρίζουν, δεσµεύουν και κατανοούν τις ΛΑΣ τους. Μηνύµατα-κλειδιά που ξεκλειδώνουν (ενεργοποιούν) τα κρίσιµα για τη µολυσµατικότητα γονίδια στο DNA τους. Ένα βακτήριο µόνο του ρίχνει στο περιβάλλον του 2-3 µόρια ΛΑΣ-κλειδιά, που δεν φτάνουν βέβαια να καλύψουν τις χιλιάδες κλειδαριές-υποδοχείς της µεµβράνης του. Το µεµονωµένο βακτήριο νιώθει έτσι τη µοναξιά του. Μόλις όµως τα βακτήρια πολλαπλασιαστούν (θυµίζω ότι τα βακτήρια ζουν 20 λεπτά, µετά ενηλικιώνονται και διαιρούνται δίνοντας 2 κ.ο.κ.), γεµίζει ο τόπος µε συγγενείς του. Πληµµυρίζει το περιβάλλον από ΛΑΣ-κλειδιά τους και γεµίζουν οι κλειδαριές-υποδοχείς τους. Τότε, νιώθοντας απαρτία στην αγέλη τους, όλα µαζί πλέον ενεργοποιούν τα κρίσιµα για τη µολυσµατικότητα γονίδια, επιτιθέµενα σε µεγαλύτερου µεγέθους αντιπάλους: φυτά, ζώα, ανθρώπους. Μεµονωµένα παθογόνα βακτήρια δεν δηµιουργούν παθογένειες, χρειάζεται πρώτα ο πολλαπλασιασµός τους, πριν ενεργοποιηθούν τα παθογόνα γονίδια. Που πέραν των συστατικών µολυσµατικότητας συνθέτουν και εκκρίνουν συστατικά που συµβάλλουν στο σχηµατισµό εξωτερικής «πλάκας-βιοφίλµ», έναν υµένα-ζελέ µε ενσωµατωµένη την αγέλη, που την προστατεύει από αµυντικές ουσίες του ξενιστή και από τα φάρµακα που δίνουµε σε άνθρωπο, ζώα, φυτά. Τα παθογόνα βακτήρια σε πλάκες-βιοφίλµ είναι πολύ µολυσµατικά, δυσκολοεξόντωτα, συχνά θανατηφόρα.

Αντιλαµβάνεσθε πως τα ΛΑΣ-κλειδιά είναι εξειδικευµένα για το κάθε είδος βακτηρίου, όπως φυσικά και οι αντίστοιχες κλειδαριές-υποδοχείς. Αλλιώς όλα τα κλειδιά θα άνοιγαν όλες τις κλειδαριές στα διαµερίσµατα της πολυκατοικίας µας! Οι χηµικές ουσίες ΛΑΣ µοιάζουν µε τον γυρίνο, που προσοµοιάζει πράγµατι τα κλειδιά µας! Μια στρογγυλή κεφαλή και µια µικρότερη ή µεγαλύτερη οδοντωτή ουρά. Ουσιαστικά το µήκος και η µορφή (δόντια) της ουράς διαφοροποιούν τις ΛΑΣ στα διαφορετικά είδη βακτηρίων. Και για να δείτε την εξυπνάδα τους, πέραν αυτού του µηχανισµού απαρτίας, όλα τα βακτηριακά είδη έχουν κι ένα δεύτερο, επιπρόσθετο, παρόµοιο µηχανισµό αίσθησης απαρτίας κοινό σ’ όλα τα είδη. Μ’ αυτόν το κάθε διαφορετικό είδος µετράει και την τυχόν παρουσία διαφορετικών ειδών. Αν βρεθεί σε τόπο γεµάτο από κλειδιά γενικής χρήσεως, προφανώς λένε «πάµε να φύγουµε από δω πριν βρούµε κανένα µπελά, αφού ήρθαµε δεύτεροι, ο τόπος είναι γεµάτος ανταγωνιστές»! Έτσι ποτέ δεν ενεργοποιούν το δικό τους εξειδικευµένο σύστηµα. Και φυσικά ποτέ δεν σχηµατίζονται µολυσµατικές πλάκες. Τόση εξυπνάδα στα βακτήρια;

Απεριόριστες δυνατότητες φυτοπροστασίας
Αντιλαµβάνεστε τις δυνατότητες φυτοπροστασίας που πηγάζουν ήδη από το νέο αυτό επιστηµονικό πεδίο. Απέναντι σ’ αυτή τη µολυσµατική στρατηγική των βακτηρίων, τα φυτά και οι επιστήµονες δεν κάθονται µε σταυρωµένα τα χέρια. Φανταστείτε ένα φυτό να ρίχνει λίγη ΛΑΣ που το ίδιο συνθέτει! Μόλις φτάσει ένα παθογόνο βακτήριο στο φυτό που είναι γεµάτο από τη εξειδικευµένη γι’ αυτό ΛΑΣ, αισθάνεται µια ψεύτικη απαρτία. Αρχίζει την επίθεση µόνο του που φυσικά είναι ανεπιτυχής. Με αυτό τον τρόπο ορισµένα φυτά γίνονται ανθεκτικά σε συγκεκριµένα παθογόνα. Σε ένα διαφορετικό τρόπο αντοχής τα φυτά µεταβολίζουν (καταστρέφουν) γρήγορα τη ΛΑΣ του παθογόνου µικροβίου. Έτσι η ΛΑΣ δεν συσσωρεύεται ποτέ στα απαιτούµενα επίπεδα για την αίσθηση απαρτίας τα µικρόβια και να ενεργοποιήσουν τα γονίδια µολυσµατικότητας. ∆ηλαδή παρά τον πολλαπλασιασµό τους, τα βακτήρια δεν νιώθουν ποτέ την αίσθηση απαρτίας για να γίνουν µολυσµατικά. Έτσι το φυτό γίνεται ανθεκτικό. Το πιο αποτελεσµατικό σε αυτή την άµυνα είναι το δενδρολίβανο µε την ουσία ροζµαρίνη και ο βασιλικός µε τη βασιλικίνη του. Και εννοείται, όπως προανέφερα, και οι επιστήµονες συνθέτουν µε πλέον χηµικό τρόπο αντίστοιχες ουσίες που χρησιµοποιούνται ως φυτοπροστατευτικά. Μια νέα γενιά φαρµάκων που αντί να σκοτώνει αδιάκριτα όλα τα µικρόβια -παθογόνα και φιλικά- παρεµβαίνουν στα εξειδικευµένα σήµατα επικοινωνίας των παθογόνων και τα µπερδεύουν πριν την παθογένειά τους. Να λοιπόν που ξαφνικά τα αρωµατικά και τα φαρµακευτικά είδη απέκτησαν µια νέα αξία τόσο για την κατανόηση νέων τρόπων άµυνας των φυτών, όσο και για την παρασκευή νέων φιλικότερων προς το περιβάλλον και τον καταναλωτή φυτοπροστατευτικών προϊόντων.

*Ομότιμος Καθηγητής, τ. Υπουργού, Κοσμήτορα στο Κολλέγιο Περρωτής Αμερικάνικη Γεωργική Σχολή