Informatie

Kunnen virussen giftig zijn?


Bacteriën kunnen toxines produceren zoals endotoxinen en exotoxinen. Bij ziekten zoals cholera of tetanus kunnen ze geïnfecteerde mensen schaden door deze gifstoffen. Nu, hoewel virussen veel kleiner zijn en voor hun productie afhankelijk zijn van de gastheercel, zijn er DNA-sequenties in virussen die vergelijkbare toxines kunnen produceren, of zijn virussen gemaakt van iets dat giftig is?

Als dat niet het geval is, kunnen virussen dan worden gezien als een allergische reactie omdat ze, net als veelvoorkomende allergieën, niet direct schadelijk zijn, maar alleen ons immuunsysteem de problemen veroorzaakt?


In het algemeen kan DNA dat codeert voor toxines worden ingebouwd in een viraal genoom en dus tot expressie worden gebracht in de geïnfecteerde gastheer die toxiciteit induceert. Hier een voorbeeld: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1438422104000542

Virussen kunnen ook allergische reacties veroorzaken (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21980825) of bevorderen (http://erj.ersjournals.com/content/19/2/341).

Ten slotte zijn er enkele rapporten over virussen die "met symptomen die allergieën nabootsen" veroorzaken (https://www.youtube.com/watch?v=iDF07R1XHSk)


Naast het antwoord van @alec_djinn kunnen virussen ook indirect giftig zijn door lysis te veroorzaken in cellen die zelf giftige componenten hebben. De aanwezigheid van bacteriële endotoxinen in slecht gefilterde oplossingen van vroege pogingen tot faagtherapie is hier waarschijnlijk het canonieke voorbeeld van.


In theorie is er geen reden waarom een ​​virus niet kan coderen voor bacteriële toxines. In de praktijk gebeurt dat niet veel omdat virussen geen prikkel hebben om hun gastheercellen op die manier te saboteren - er is grotendeels geen fitnessvoordeel, het enige dat het zou doen is het virale genoom groter maken en de gastheercel afsluiten om verdere replicatie te voorkomen.

Zelfs als een virus specifiek zijn gastheercellen wil uitschakelen, is het efficiënter om grote aantallen kopieën van zichzelf te maken en de bronnen van de gastheercel uit te putten.

Kortom:

virus produceert toxines in gastheercel -> gastheercel sterft -> geen mogelijkheid tot replicatie en virus komt vast te zitten in de cel

virus produceert grote aantallen kopieën van zichzelf -> gastheercel heeft geen bronnen meer en sterft -> talrijke replicaties en vermijdt vast komen te zitten


Ja, virussen kunnen toxine-coderende genen importeren, in ieder geval bij mensen en planten.

Bij ebola komt een eiwit genaamd Delta-Peptide in grote hoeveelheden vrij door het virusgenoom, en het hecht zich aan celwanden en maakt ze meer doorlaatbaar. het doet dit met de celwand en sommige onderzoeken hebben het beschreven als ebola-toxine. http://jvi.asm.org/content/early/2017/05/18/JVI.00438-17 https://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150121103304.htm

Toxine van een maïsvirus: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0006291X87903792 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2171720/

Omgekeerd gebruiken planten over het algemeen alkaloïden als toxines. Alkaloïden zijn een grote familie van N-bevattende organische moleculen, bijvoorbeeld die gevonden worden in Datura, Angel of Death-paddenstoel, Cyanide, enz. en ik heb geen bewijs gevonden dat virussen ons ertoe aanzetten alkaloïden te produceren. Wetenschappers doen onderzoek naar de antivirale eigenschappen van sommige alkaloïden.

Tonines in gif zijn vaker gebaseerd op eiwitten... In het verlengde van je vraag is hier een pagina over de diversiteit van giftoxines voor achtergrondinformatie. https://en.wikipedia.org/wiki/Venom#Diversiteit


Virussen kunnen zowel heerlijk als dodelijk zijn

Nu we zeven maanden lang gegijzeld zijn door een virus dat aanvoelt als zeven jaar, kunnen velen van ons wel wat ouderwetse vergelding gebruiken. Nou, het blijkt dat er een bevredigende plek is waar de virussen degenen zijn die zich zorgen moeten maken over sociale afstand, en die plek is de oceaan.

In zeewater overtreffen virussen massaal het cellulaire leven. Er zijn daar naar schatting 10 30 virions. Hun slachtoffers zijn meestal bacteriën of andere microben. Elke seconde infecteert deze virale zwerm 10 23 van dergelijke wezens, waarbij elke dag 20 procent van de microbiële biomassa van de oceaan wordt gedood (oceaanmicroben reproduceren zich zo snel en vaak dat ze toch een evenwicht behouden). Het is moeilijk voor te stellen dat zo'n horde zou kunnen ontsnappen aan de culinaire aandacht van alles in de zee.

Virussen hebben ook enkele eigenschappen die ze potentieel aantrekkelijke voorgerechten maken. Vergeleken met cellulaire levensvormen zijn ze rijk aan fosfor en stikstof, waardoor ze zowel voedzaam als overvloedige kleine hapjes zijn.

Toch werd lang gedacht dat mariene virussen maar één functie hebben: doden. Zoals de modderige recyclingput in Water wereld, hun rol is door ecologen gezien als "virale shunt", een mooie manier om te zeggen dat virussen goed zijn in het omzetten van levende wezens in ronddrijvende stukjes van de "pool van opgeloste organische stof".

Maar een recent verslag in het tijdschrift Grenzen in de microbiologie suggereert dat het omgekeerde ook kan voorkomen: virussen zijn microbenvoer.

Tot nu toe had ik virussen nooit als een potentieel voedingsmiddel beschouwd, en blijkbaar hadden maar weinig wetenschappers dat ook. Hoewel ten minste vijf onderzoeken hadden gesuggereerd dat microben op virussen zouden kunnen jagen, had niemand tot dit meest recente rapport de follow-up gevolgd om te ontdekken hoe wijdverbreid of belangrijk het proces eigenlijk is.

Een team van Amerikaanse en Spaanse wetenschappers besloot uiteindelijk te onderzoeken of grimmige oogst echt de enige functie van virussen was, en in hoeverre er een alternatief was, door de cellen van mariene microben te screenen op geassocieerde virale genen.

De microben in kwestie waren geen bacteriën of archaea, de eenvoudigste cellen. Het waren eerder protisten: minuscule levensvormen die lijken op hun veel grotere neven, bekend als planten en dieren, hebben gecompliceerde celmeubels, organellen genaamd, die DNA bevatten, energie produceren en allerlei andere taken uitvoeren.

Dit team analyseerde verschillende protisten uit watermonsters uit de Golf van Maine en de Middellandse Zee. Virale genen werden gedetecteerd naast 51 procent van de protistencellen uit de golf en 35 procent uit de zee.

Twee groepen, de Picozoa en de Choanozoa, werden altijd geassocieerd met virussen, en bevatten veel meer virale sequenties per cel dan andere groepen.

Hoewel obscuur voor de mens, zijn choanozoën en picozoën belangrijk en overvloedig in de oceaan. Picozoa zijn zo groot als bacteriën, minuscuul zelfs voor protisten. Deze wezens waren, ondanks dat ze productief genoeg waren om de helft van de biomassa in voedselarme kustwateren te vormen, vanaf 2007 volledig nieuw voor de wetenschap.

Choanozoa, ook wel choanoflagellaten genoemd, zijn de naaste levende verwanten van dieren en hebben een vrolijke kraag en staart waarmee ze zowel bewegen als prooi vangen. Ook zij zijn klein, maar naar schatting filteren choanozoa elke dag 10 tot 25 procent van het oppervlaktewater aan de kust, een duizelingwekkende som.

In deze studie hadden choanozoën gemiddeld een ongelooflijke 28 virale sequenties per cel picozoën 5.7. Aangezien echter slechts 22 van de 1.698 gedetecteerde protistische genomen tot deze twee groepen behoorden, zijn deze resultaten zeker suggestief, maar zeker niet definitief.

Wat zou de aanwezigheid van deze virussen in de vele bestudeerde protisten kunnen verklaren? Je zou kunnen verwachten dat als ze parasieten waren in plaats van avondmaal, we een grote verscheidenheid aan sequenties zouden waarnemen om zich op veel potentiële gastheren te richten. Als het daarentegen voedsel was, zouden we slechts een paar sequenties verwachten, aangezien grazers en roofdieren zonder onderscheid de meest voorkomende virussen opslokken.

In deze studie waren de meeste gedetecteerde virussen bijna identiek, weinigen waren specifiek voor bepaalde protisten en veel infecteerden alleen bacteriën: bacteriofagen en gokushovirussen. Er werd ook een nieuwe en enigszins mysterieuze groep ontdekt, CRESS DNA-virussen genaamd, waarvan de gastheren divers zijn. Ook deze hadden bijna identieke sequenties.

Aannemen dat bijna identieke virussen alle cellen die in dit rapport zijn bestudeerd infecteerden, zou impliceren dat sommige virussen organismen van verschillende phyla kunnen infecteren, de taxonomische rangorde net onder het koninkrijk, zeggen de auteurs. Geen enkel bekend virus kan dit.

Wat zijn enkele andere alternatieven? Het is mogelijk dat de virussen zichzelf in het genoom van de protisten hebben ingebracht, een prestatie waar het waterpokkenvirus bekend om staat (het kan jaren na de eerste infectie weer de kop opsteken als gordelroos). Veel andere virussen kunnen permanente bewoners van het genoom van hun gastheer worden, wat vanuit viraal perspectief ideaal is omdat het onsterfelijkheid verleent zonder de voortdurende moeite om een ​​nieuwe gastheer te vinden. Maar de bijna identieke sequenties die zijn gedetecteerd, pleiten hier opnieuw tegen, omdat willekeurige mutaties in virussen die binnen bepaalde genomen zijn geïsoleerd, zouden moeten resulteren in een verscheidenheid aan sequenties.

Misschien zijn de virussen bij de protisten terechtgekomen omdat ze bacteriën aten die toevallig door virussen waren geïnfecteerd. Maar veel van de protisten bevatten virale genen zonder bacteriële genen. Het is ook mogelijk dat de virussen willekeurig samen met de protisten in de monsterputjes zijn geassorteerd. Maar het feit dat sommige protistische geslachten werden gevonden met veel meer virussen dan andere, lijkt daartegen in te gaan.

Misschien is er iets aan de oppervlakte van Picozoa en Choanozoa waardoor ze bijzonder plakkerig zijn voor virussen. Maar de manier waarop deze protisten eten, maakt virale opname waarschijnlijker, beweren de auteurs. Het zijn suspensievoeders: ze eten alles wat ze kunnen doorslikken dat de pech heeft om ze tegen het lijf te lopen. Omdat eerdere studies hebben aangetoond dat choanozoa en picozoa zeker in staat zijn om virussen te consumeren, suggereert hun universele aanwezigheid en overvloed dat dit precies is wat de protisten doen.

Choanozoans en Picozoans zijn misschien ook niet uniek in hun eetgewoonten. Verschillende andere protistengroepen in deze studie bevatten ook meer virale sequenties dan op basis van toeval zou worden verwacht, maar omdat deze andere protisten zich op vele manieren voeden, hebben de auteurs afgezien van het trekken van conclusies over de aanwezigheid van virussen.

Achteraf bezien is het niet geheel verwonderlijk dat massaal overvloedige, weerloze, ronddrijvende bonbons van eiwit en nucleïnezuur door iets zouden worden opgejaagd. Een paper verscheen dit jaar ook in Wetenschappelijke rapporten toonden zelfs aan dat zeesponzen uiterst efficiënt waren in het verwijderen van virussen uit zeewater en concludeerden dat het mogelijk was dat ook zij virussen eten.

Protisten & hellip sponzen & hellip hoeveel meer wezens hebben er voedselpiramides die virussen bevatten? Waarom wisten we dit? En hoe kunnen we in actie komen?

Het idee van virussen als voedsel voor alles is een beetje verbijsterend, maar het is ook een rijke bron van leedvermaak op een moment waarop mensen echt, Echt gebruik wat. Hoewel we overgeleverd zijn aan de onbetwiste genade van één virus, is het bevredigend om na te denken over legioenen anderen die aan hun einde komen in de slokdarm van een levende, ademende cel.


Vriendelijke virussen beschermen ons tegen bacteriën

Bacteriën kunnen vrienden en vijanden zijn - ze veroorzaken infecties en ziekten, maar helpen ons ook af te slanken en zelfs acne te bestrijden. Nu onthult een nieuwe studie dat virussen ook een tweeledig karakter hebben. Voor het eerst hebben onderzoekers aangetoond dat ze ons lichaam kunnen helpen om binnendringende microben te bestrijden.

"Dit is een heel belangrijk verhaal", zegt Marilyn Roossinck, een virale ecoloog aan de Pennsylvania State University, University Park, die niet bij het werk betrokken was. "We hebben niet zoveel voorbeelden van nuttige virussen."

Een van onze belangrijkste verdedigingslinies tegen bacteriële indringers is slijm. De slijmerige substantie bedekt de binnenkant van de mond, neus, oogleden en het spijsverteringskanaal, om maar een paar plaatsen te noemen, en vormt een barrière voor de buitenwereld.

"Slijm is eigenlijk een heel coole en complexe stof", zegt Jeremy Barr, een microbioloog aan de San Diego State University in Californië en hoofdauteur van de nieuwe studie. De gelachtige consistentie is te danken aan mucinen, grote, flesborstelvormige moleculen gemaakt van een eiwitruggengraat omgeven door suikerslierten. Tussen de mucinen bevindt zich een soep van voedingsstoffen en chemicaliën die zijn aangepast om ziektekiemen dichtbij, maar niet te dichtbij te houden. Microben zoals bacteriën leven in de buurt van het oppervlak van de laag, terwijl het slijm onderaan, in de buurt van de cellen die het hebben geproduceerd, bijna steriel is.

Slijm is ook de thuisbasis van fagen, virussen die bacteriën infecteren en doden. Ze zijn overal te vinden waar bacteriën zich bevinden, maar Barr en zijn collega's merkten op dat er zelfs meer fagen in slijm zaten dan in slijmvrije gebieden op slechts enkele millimeters afstand. Het speeksel dat het menselijk tandvlees omringt, had bijvoorbeeld ongeveer vijf fagen per bacteriecel, terwijl de verhouding op het slijmvliesoppervlak van het tandvlees zelf dichter bij 40 op 1 lag. "Dat leidde tot de vraag", zegt Barr. 'Wat doen deze fagen? Beschermen ze de gastheer?'

Om daar achter te komen, kweekten Barr en zijn collega's menselijk longweefsel in het laboratorium. Longen zijn een van de lichaamsoppervlakken die wordt beschermd door slijm, maar de onderzoekers hadden ook een versie van de longcellen waarbij het vermogen om slijm te maken was uitgeschakeld. Wanneer 's nachts geïncubeerd met de bacterie Escherichia coli, ongeveer de helft van de cellen in elke cultuur stierf, het slijm maakte geen verschil voor hun overleving. Maar toen de onderzoekers een faag toevoegden die zich richt op E coli voor de culturen schoten de overlevingspercentages omhoog voor de slijmproducerende cellen. Deze ongelijkheid laat zien dat fagen schadelijke bacteriën kunnen doden, zegt Barr, maar het is niet duidelijk of ze nuttige bacteriën helpen of schaden, afhankelijk van de soorten fagen die aanwezig zijn.

In een verwante reeks experimenten ontdekte het team dat de fagen bezaaid zijn met antilichaamachtige moleculen die zich vastgrijpen aan de suikerketens in mucinen. Dit houdt de fagen in het slijm, waar ze toegang hebben tot bacteriën, en suggereert dat de virussen en het slijmproducerende weefsel zich hebben aangepast om compatibel te zijn met elkaar, meldt het team vandaag online in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

Met slijm bedekte oppervlakken zijn niet uniek voor onze binnenkant, het slijm is overal in het dierenrijk te vinden. Het beschermt bijvoorbeeld de hele lichamen van vissen, wormen en koralen. Beschermende fagen lijken even wijdverbreid te zijn: Barr en zijn collega's vonden dichte populaties van fagen in elke soort die ze bemonsterden. "Het is een nieuw immuunsysteem waarvan we denken dat het van toepassing is op alle mucosale oppervlakken, en het is een van de eerste voorbeelden van een directe symbiose tussen fagen en een dierlijke gastheer", zegt Barr.

In deze studie kozen de onderzoekers de faag en de bacterie, maar het is mogelijk dat de dierlijke gastheer specifieke fagen selecteert om specifieke soorten bacteriën te bestrijden, bijvoorbeeld door mucinen uit te rusten met bepaalde suikers die die fagen herkennen. De volgende stap, zegt Barr, is om te onderzoeken hoe deze symbiose werkt in alle soorten slijmvliesoppervlakken in het echte leven, waar veel verschillende soorten fagen en bacteriën op elkaar inwerken.

"Dit is een nieuwe kijk op de hele microbioom-gastheerrelatie", voegt Michael McGuckin toe, een mucosale bioloog van Mater Research, een medisch onderzoeksinstituut in South Brisbane, Australië, die niet bij het werk betrokken was. De bevinding, zegt hij, kan inzicht geven in aandoeningen zoals inflammatoire darmaandoeningen (IBD). We hebben allemaal een ecosysteem van honderden bacteriesoorten in onze darm, maar patiënten met IBD hebben een verstoord ecosysteem met verschillende dominante soorten. Deze ziekten, waaronder de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa, hebben ook betrekking op een afbraak van het slijmvlies van de darm, zegt hij, en deze nieuwe studie suggereert dat een storing in op fagen gebaseerde immuniteit de link tussen die symptomen zou kunnen zijn.

McGuckin is geïntrigeerd door het idee dat fagen kunnen helpen bij het selecteren van de soorten bacteriën die in ons leven. "Er zijn talloze vragen over hoe dit hele systeem microbiële populaties in de darm zou kunnen beheersen, waarvan steeds meer is aangetoond dat ze belangrijk zijn bij obesitas en diabetes, en allerlei menselijke aandoeningen."

Het is misschien ook mogelijk om een ​​slijmcompatibele faag te ontwerpen die infecties kan bestrijden of de microbiële balans van het lichaam kan veranderen, hoewel die mogelijkheid nog ver weg is. Dit werk, zegt Barr, "dwingt ons om de rol van fagen opnieuw te evalueren. Hopelijk zet dit mensen aan het denken over wat ze doen en hoe we ze kunnen gebruiken om ons te helpen en ziekten te bestrijden."


Hoe virussen bacteriën vernietigen

Virussen staan ​​erom bekend mensen en dieren aan te vallen, maar sommige virussen vallen in plaats daarvan bacteriën aan. Onderzoekers van de Texas A&M University onderzoeken hoe hongerige virussen, gewapend met transformatorachtige wapens, bacteriën aanvallen, wat kan helpen bij de behandeling van bacteriële infecties.

Het werk van de Texas A&M-onderzoekers is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Structurele en moleculaire biologie.

De aanvallers worden fagen of bacteriofagen genoemd, wat eters van bacteriën betekent.

Het woord bacteriofaag is afgeleid van het Griekse "fageïne", wat eter van bacteriën betekent.

"De fagen hechten zich eerst aan de bacteriën en injecteren vervolgens hun DNA", zegt Sun Qingan, co-auteur van het artikel en een promovendus bij Texas A&M. "Dan reproduceren ze zich in het celcytoplasma."

Nadat meer dan 100 faagdeeltjes zijn geassembleerd, is de volgende stap het vrijgeven van de bacteriële gastheer, zodat de nageslachtvirions andere gastheren kunnen vinden en de reproductiecyclus kunnen herhalen, voegt Sun eraan toe.

Naast het celmembraan hebben de fagen nog een obstakel op hun weg naar buiten - een harde schaal genaamd celwand die de bacteriën beschermt. Alleen door de celwand te vernietigen kunnen de fagen hun nakomelingen vrijgeven.

Maar maak je geen zorgen. De fagen hebben een geheim wapen - een enzym dat de wand van binnenuit kan vernietigen, endolysine genaamd.

"Een van de speciale voorbeelden, R21, blijft inactief wanneer het voor het eerst wordt gesynthetiseerd en aan het membraan wordt gehecht, zoals aangetoond in ons artikel", legt Sun uit. "Maar wanneer het enzym het membraan verlaat, herstructureert het zich net als een transformator en krijgt het de kracht om de celwand te vernietigen."

De trigger die het transformatieproces bestuurt, is een segment van het enzym dat het SAR-domein wordt genoemd, volgens het Texas A&M-team.

"Het SAR-domein is als de commandant - het vertelt het enzym wanneer het moet beginnen met het herstructureren en vernietigen van de celwand", zegt hij. "Deze bevinding stelt ons in staat om het afgifteproces beter te begrijpen en biedt ons een mogelijk doelwit wanneer we de vernietiging van celwanden van bacteriën willen beheersen of deze actie bij sommige infectieziekten willen verbieden."

Er is enig onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om fagen te gebruiken om bacteriën te doden en zo bacteriële infecties te behandelen.

De bevinding van Sun en collega's onthult één geheim van de fagen en kan nuttig zijn bij faagtherapie en andere toepassingen.

Verhaalbron:

Materialen geleverd door Texas A&M University. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.


Schadelijke virussen en zelfs vriendelijke bacteriën kunnen vroegtijdige veroudering veroorzaken

Oud worden is een onontkoombaar feit van het leven, net als natte Britse zomers. Maar leeftijd is misschien niet helemaal te wijten aan processen in onze lichaamscellen. In plaats daarvan kan ons lichaam gedeeltelijk verouderen door de acties van micro-organismen zoals bacteriën, die onze biologie verstoren.

"Zijn we ouder dan we zouden kunnen zijn vanwege interacties met andere soorten?" vraagt ​​Eric Bapteste in het National Museum of Natural History in Parijs, &hellip

Abonneer u voor onbeperkte digitale toegang

Schrijf je nu in voor onbeperkte toegang

App + internet

  • Onbeperkte webtoegang
  • New Scientist-app
  • Video's van meer dan 200 wetenschappelijke lezingen plus wekelijkse kruiswoordraadsels exclusief beschikbaar voor abonnees
  • Exclusieve toegang tot evenementen voor abonnees, waaronder ons evenement over klimaatverandering op 1 juli
  • Een jaar van ongeëvenaarde milieudekking, exclusief met New Scientist en UNEP

Afdrukken + App + Web

  • Onbeperkte webtoegang
  • Wekelijkse gedrukte editie
  • New Scientist-app
  • Video's van meer dan 200 wetenschappelijke lezingen plus wekelijkse kruiswoordraadsels exclusief beschikbaar voor abonnees
  • Exclusieve toegang tot evenementen voor abonnees, waaronder ons evenement over klimaatverandering op 1 juli
  • Een jaar van ongeëvenaarde milieudekking, exclusief met New Scientist en UNEP

Bestaande abonnees, log in met uw e-mailadres om uw accounttoegang te koppelen.


6 Norovirus

Virologen zijn vooral geïnteresseerd in norovirussen. Deze specifieke micro-levensvormen staan ​​bekend om hun vermogen om epidemieën van diarree op cruiseschepen te veroorzaken. Ze zijn ook berucht om hun vermogen om laboratoriummuizenkolonies met de ziekte te verwoesten.

Maar het blijkt dat sommige stammen van het virus nuttig zijn gebleken, vooral vanwege hun rol bij het "normaliseren" van muizen die in steriele omgevingen zijn gegroeid. Deze muizen maken niet genoeg T-cellen, wat hun darmbacteriën en immuunrespons schaadt.

Om het probleem op te lossen, hebben onderzoekers aangetoond dat het geven van bacteriën aan de muizen kan helpen om hun immuuncellen in evenwicht te brengen, maar het toevoegen van een norovirus aan de mix kan hetzelfde probleem eigenlijk oplossen. Onderzoekers ontdekten ook dat sommige norovirusstammen hielpen de effecten te verminderen van ziekteverwekkers die gewoonlijk gewichtsverlies, diarree en andere gerelateerde symptomen bij muizen veroorzaken.

Dit zorgt voor een opwindende ontdekking, aangezien onderzoekers nieuwe manieren onthullen om virussen voorgoed te gebruiken. Het geven van stammen van het norovirus aan mensen om andere ziekten te behandelen zou als zeer controversieel worden beschouwd, maar er zijn veel aanwijzingen dat het daadwerkelijk zou kunnen helpen. [5]


Schadelijke microben

Studenten onderzoeken hoe microben schadelijk kunnen zijn voor specifieke lichaamssystemen terwijl ze een puzzel-leesactiviteit uitvoeren die voortbouwt op wat ze geleerd hebben in de Nuttige microben werkzaamheid. Studenten analyseren ook het ontwerp van drie aankondigingen van openbare diensten.

Dit bevat de logo's van programma's of partners van NG Education die de inhoud op deze pagina hebben geleverd of bijgedragen. In samenwerking met

1. Studenten leren over schadelijke microben van een PSA over door voedsel overgedragen ziekten die een case study presenteren over: Escherichia coli, bekend als E coli.

  • Bereid leerlingen voor om de PSA te bekijken door achtergrondkennis op te bouwen over: E coli. Laat een foto zien van E coli (Zie de afbeelding "Scanning Electron Microscope (SEM)" in de diavoorstelling bovenaan deze pagina) en vraag wat leerlingen weten of kunnen voorspellen over deze specifieke microbe.
  • Bouw voort op de 8217 voorkennis van studenten terwijl je de volgende informatie geeft over: E coli: Wetenschappelijke naam: Escherichia coli
      • Wetenschappelijke classificatie: Bacteriën één soort die verder wordt opgesplitst in specifieke stammen.
      • Waar het wordt gevonden: Leeft normaal in de darmen van mens en dier en is ongevaarlijk.
      • Effecten op mensen: bepaalde soorten ervan kunnen mensen ziek maken.
      • Hoe overgedragen: door het consumeren van water en voedsel dat besmet is met geïnfecteerde uitwerpselen.
        • Wat is het doel van deze PSA?
        • Wie is het beoogde publiek?
        • Wat is zijn oproep tot actie?
          • Wat is het doel, de doelgroep en de oproep tot actie van de PSA? (Mogelijke reacties: het doel is bewustzijn en verantwoordelijkheid voor preventie. Het beoogde publiek is de consument en de oproep tot actie is dat het begrijpen van verschillende factoren die kunnen leiden tot door voedsel overgedragen ziekten (boerderij, verwerking, transport, verkopers, consumenten) ons helpt onszelf en gemeenschappen te beschermen. )  
          • Op basis van wat je weet over bacteriën en andere microben, welke delen van ons voedselsysteem zouden kunnen helpen om E. coli over te dragen?(Mogelijke reacties: warme temperaturen tijdens transport en onhygiënische omstandigheden op boerderijen en verkopers zorgen voor optimale omgevingen voor bacteriën om te overleven en zich voort te planten.)
          • Tijdens de uitbraak die in de PSA werd besproken, werden sla, tomaten en spruiten allemaal als mogelijke bronnen beschouwd. Waarom denk je dat verse groenten drager kunnen zijn van E. coli?(Mogelijke reacties: Groenten die zijn blootgesteld aan verontreinigd water of een andere bron van E coli moeten grondig worden gewassen of gekookt om de bacteriën uit te roeien, dit gebeurt soms niet met groenten die rauw worden geconsumeerd.)

          2. De leerlingen leren via een puzzel over specifieke soorten microben die schadelijke effecten hebben op het menselijk lichaam.

          Expertgroepen werken samen om meer te weten te komen over specifieke soorten microben die schadelijk kunnen zijn.

          • Vraag de leerlingen om terug te keren naar hun Microbes: Our Best Frenemies-hand-out, die de leerlingen tijdens deze les zullen blijven gebruiken.
          • Gebruik dezelfde puzzelstructuur en groeperingen die u in de Nuttige microben activiteit, volg dan de onderstaande stappen om leerlingen bezig te laten zijn met en te delen over verschillende delen van de Besmettelijke agentia infografisch.
          • Wijs elke deskundigengroep toe aan één type van de volgende infectieuze agentia. Afhankelijk van het aantal groepen is het waarschijnlijk dat meerdere groepen aan dezelfde agent worden toegewezen.
              • bacteriën
              • virussen

              Jigsaw-groepen delen wat ze hebben geleerd over schadelijke microben.

              • Reorganiseer de leerlingen in hun puzzelgroepen. Elk groepslid is nu een expert op het gebied van een ander type microbe en moet dit delen met de rest van de groep. Groepsleden moeten aantekeningen maken over de resterende microben die in deel B van de hand-out staan ​​vermeld.

              3. Introduceer het immuunsysteem en hoe het het lichaam helpt beschermen tegen infectie of ziekte veroorzaakt door microben.

              • Wek de eerste ideeën van studenten op over het immuunsysteem en hoe het werkt.
              • Laat vervolgens de video over het aangeboren immuunsysteem zien om de eerste verdedigingslinie van het lichaam te introduceren tegen microben die infectie of ziekte veroorzaken.
              • Vragen: Hoe helpt het immuunsysteem het lichaam om te beschermen tegen het type microbe waarin je een expert bent geworden?
              • Laat vervolgens de Adaptive Immune System-video zien om de tweede verdedigingslinie van het lichaam te introduceren. Dit is relevant voor alle ziekteverwekkers, maar zal vooral studenten helpen wiens focale microbe een virus was.

              4. Analyseer twee voorbeeld-PSA's over de schadelijke effecten van microben om leerlingen voor te bereiden op hun projectwerk.  

              • Herinner de leerlingen aan het project dat ze in deze unit zullen ondernemen: Leerlingen werken in kleine groepen samen om een ​​openbare dienstaankondiging (PSA) te maken met een online animatie-app (keuze van de leraar) om een ​​bepaalde microbe in hun gemeenschap te introduceren. Hun PSA zal een evidence-based argument bevatten met betrekking tot de waarde van de uitroeiing van de microbe, gebaseerd op de verschillende effecten op de systemen van het menselijk lichaam.
              • Leg uit dat ze nog twee voorbeeld-PSA's zullen bekijken en analyseren.
              • Leid studenten naar de PSA Design Analyzer. Ze moeten het derde en vierde ontwerp gebruiken
              • vierkanten om de volgende ontwerpelementen te analyseren:
                  • Visuals / animatie
                  • Tekst
                  • Informatie
                  • Oproep tot actie

                  Informele beoordeling

                  De Microben: onze beste FrenemieDe hand-out kan worden gebruikt om het individuele begrip van de leerlingen over hoe microben het menselijk lichaam schaden, te beoordelen. Beoordeel bovendien tijdens de meerdere discussies tijdens de activiteit de nauwkeurigheid van verbindingen die studenten maken tussen systemen van het lichaam en schadelijke microben.

                  Het leren uitbreiden

                  Overweeg om de ecologische relaties die in deze activiteit worden besproken in te kaderen door de lens van symbiose, waarbij je benadrukt dat de meeste relaties tussen microben en mensen neutraal zijn.


                  Amerikaans leger wil weten hoe wapens met synthetische biologie eruit kunnen zien

                  Een onderzoek in opdracht van het Amerikaanse ministerie van Defensie heeft geconcludeerd dat nieuwe genetische manipulatietools het scala aan kwaadaardig gebruik van biologie uitbreiden en de hoeveelheid tijd die nodig is om ze uit te voeren verminderen.

                  De nieuwe gereedschappen zijn op zich geen gevaar en worden veel gebruikt om ziekteresistente planten en nieuwe soorten medicijnen te creëren. De snelle vooruitgang van bedrijven en universitaire laboratoria roept echter het schrikbeeld op van "wapens met synthetische biologie", aldus het 221 pagina's tellende rapport.

                  Het rapport, uitgegeven door de National Academies of Sciences, is een van de eerste die probeert de nationale veiligheidsdreigingen te rangschikken die mogelijk zijn gemaakt door recente ontwikkelingen in gen-engineering, zoals de genbewerkingstechnologie CRISPR.

                  “Synthetische biologie vergroot het risico wel. Dat is geen goednieuwsverhaal”, zegt Gigi Gronvall, onderzoeker volksgezondheid bij Johns Hopkins en een van de 13 auteurs van het rapport. “Dit rapport biedt een kader om de dreiging van misbruik systematisch te evalueren.”

                  Deskundigen zijn verdeeld over de gevaren van synthetische biologie, een term die wordt gebruikt om een ​​breed scala aan technieken te beschrijven om genetische manipulatie te versnellen. In 2016 plaatste de Amerikaanse inlichtingengemeenschap genbewerking op haar lijst van potentiële massavernietigingswapens.

                  "Veel verschillende groepen hebben over het onderwerp geschreven en gesproken, met een wijdverbreide mening", zegt D. Christian Hassell, plaatsvervangend adjunct-secretaris van defensie voor chemische en biologische verdediging, die opdracht gaf tot het rapport om een ​​"consensusadvies van behoren tot de topleiders en denkers” in het veld.

                  Hassell zegt dat het huidige standpunt van het leger is dat "synbio op dit moment geen groot bedreigingsprobleem is", maar dat het zich erop voorbereidt, deels omdat verdedigingen zoals vaccins jaren kunnen duren om zich te ontwikkelen.

                  In het huidige rapport is geprobeerd potentiële dreigingen af ​​te wegen door rekening te houden met factoren zoals de technische belemmeringen voor implementatie, de omvang van het aantal slachtoffers en de kans op het detecteren van een aanval. Het ontdekte dat, hoewel "sommige kwaadaardige toepassingen van synthetische biologie op dit moment misschien niet plausibel lijken, ze haalbaar kunnen worden met toekomstige vooruitgang."

                  Een van de risico's die de auteurs "zeer zorgwekkend" noemen, is de mogelijkheid dat terroristen of een natiestaat een virus zoals pokken opnieuw zouden kunnen creëren. Dat is een actueel gevaar, omdat eerder een technologie is aangetoond om een ​​virus uit zijn DNA-instructies te synthetiseren.

                  Het evaluatieproces wierp licht op enkele risico's die de auteurs onverwacht noemden. In één scenario stelde het rapport zich voor hoe gewone menselijke darmbacteriën kunnen worden gemanipuleerd om een ​​toxine te produceren, een idee dat als zeer zorgwekkend wordt beschouwd, deels omdat een dergelijke aanval, zoals een computervirus, moeilijk te ontdekken of toe te schrijven zou zijn aan de bron ervan.

                  Onder de wapens die werden voorgesteld, waren er verschillende betrokken bij CRISPR, een veelzijdige tool voor het bewerken van genen die slechts zes jaar geleden werd uitgevonden, en waarvan het rapport zei dat het in een virus zou kunnen worden geïntroduceerd om menselijk DNA te snijden en kanker te veroorzaken. Als wetenschappers dieren kunnen veranderen om ziekten te creëren, "volgt het dat [de] genomen van mensen op dezelfde manier kunnen worden gewijzigd", aldus het rapport.

                  In haar analyse verlaagde de commissie andere dreigingen. Pogingen om geheel nieuwe, door de mens gemaakte virussen te construeren, zouden bijvoorbeeld worden gehinderd door wetenschappelijke onbekenden, althans voorlopig.

                  Het Amerikaanse leger, dat om de studie vroeg, is nu al een van de grootste financiers van synthetische biologie. Hoewel het onderzoek defensief van aard is, kunnen technische rapporten zoals deze, waarin toekomstige wapens worden voorgesteld, angst opwekken in andere landen, zegt Filippa Lentzos, senior research fellow in biosecurity aan King's College London.

                  “Je wilt geen nieuwe race voor biowapens starten. Het veld moet zich afvragen wie de agenda aanstuurt en hoe dat er van buitenaf uitziet”, zegt ze. "Synthetische biologie heeft een probleem, namelijk dat een groot deel van de financiering afkomstig is van het leger."

                  Historisch gezien hebben de VS en andere landen zich het meest zorgen gemaakt over specifieke ziektekiemen zoals pokken, waaronder ze op een lijst van "selecteer agenten" waarvan het bezit streng wordt gecontroleerd.

                  Naarmate de biotech-gereedschapskist groeit, wordt de op lijsten gebaseerde benadering van beveiliging echter niet langer als voldoende beschouwd.

                  Volgens het rapport moeten de VS nu ook "toelatende ontwikkelingen" volgen, waaronder methoden die op grote schaal worden nagestreefd door de industrie, om DNA-strengen te synthetiseren en zogenaamde "chassis" -organismen te ontwikkelen die zijn ontworpen om genetische ladingen te accepteren.

                  “The US government should pay close attention to this rapidly progressing field, just as it did to advances in chemistry and physics during the Cold War era,” says Michael Imperiale, a microbiologist at the University of Michigan and chair of the committee behind the publicly available report, titled Biodefense in the Age of Synthetic Biology.


                  This new cyberattack can dupe DNA scientists into creating dangerous viruses and toxins

                  The research highlights the potential dangers of new 'biohacking' techniques.

                  By Charlie Osborne for Zero Day | November 30, 2020 -- 10:00 GMT (02:00 PST) | Onderwerp: Beveiliging

                  A new form of cyberattack has been developed which highlights the potential future ramifications of digital assaults against the biological research sector.

                  Veiligheid

                  On Monday, academics from the Ben-Gurion University of the Negev described how "unwitting" biologists and scientists could become victims of cyberattacks designed to take biological warfare to another level.

                  At a time where scientists worldwide are pushing ahead with the development of potential vaccines to combat the COVID-19 pandemic, Ben-Gurion's team says that it is no longer the case that a threat actor needs physical access to a "dangerous" substance to produce or deliver it -- instead, scientists could be duped into producing toxins or synthetic viruses on their behalf through targeted cyberattacks.

                  The research, "Cyberbiosecurity: Remote DNA Injection Threat in Synthetic Biology," has been recently published in the academic journal Natuur Biotechnologie.

                  The attack documents how malware, used to infiltrate a biologist's computer, could replace sub-strings in DNA sequencing. Specifically, weaknesses in the Screening Framework Guidance for Providers of Synthetic Double-Stranded DNA and Harmonized Screening Protocol v2.0 systems "enable protocols to be circumvented using a generic obfuscation procedure."

                  When DNA orders are made to synthetic gene providers, US Department of Health and Human Services (HHS) guidance requires screening protocols to be in place to scan for potentially harmful DNA.

                  However, it was possible for the team to circumvent these protocols through obfuscation, in which 16 out of 50 obfuscated DNA samples were not detected against 'best match' DNA screening.

                  Software used to design and manage synthetic DNA projects may also be susceptible to man in-the-browser attacks that can be used to inject arbitrary DNA strings into genetic orders, facilitating what the team calls an "end-to-end cyberbiological attack."

                  The synthetic gene engineering pipeline offered by these systems can be tampered with in browser-based attacks. Remote hackers could use malicious browser plugins, for example, to "inject obfuscated pathogenic DNA into an online order of synthetic genes."

                  In a case demonstrating the possibilities of this attack, the team cited residue Cas9 protein, using malware to transform this sequence into active pathogens. Cas9 protein, when using CRISPR protocols, can be exploited to "deobfuscate malicious DNA within the host cells," according to the team.

                  For an unwitting scientist processing the sequence, this could mean the accidental creation of dangerous substances, including synthetic viruses or toxic material.

                  "To regulate both intentional and unintentional generation of dangerous substances, most synthetic gene providers screen DNA orders which is currently the most effective line of defense against such attacks," commented Rami Puzis, head of the BGU Complex Networks Analysis Lab. "Unfortunately, the screening guidelines have not been adapted to reflect recent developments in synthetic biology and cyberwarfare."

                  A potential attack chain is outlined below:

                  "This attack scenario underscores the need to harden the synthetic DNA supply chain with protections against cyber-biological threats," Puzis added. "To address these threats, we propose an improved screening algorithm that takes into account in vivo gene editing."

                  Previous and related coverage

                  Have a tip? Get in touch securely via WhatsApp | Signal at +447713 025 499, or over at Keybase: charlie0

                  Gerelateerde onderwerpen:

                  By Charlie Osborne for Zero Day | November 30, 2020 -- 10:00 GMT (02:00 PST) | Onderwerp: Beveiliging