Pandemia COVID-19 spowodowała wzrost zainteresowania publicznego wirusami oraz mechanizmami ich działania. Pojawiła się potrzeba zwiększenia świadomości na temat rozprzestrzeniania się wirusów oraz zapobiegania chorobom wirusowym poprzez przekazywanie wiedzy o wirusologii szerokiemu gronu odbiorców.
Jednak jak wyjaśnić uczniom w klasie mikroskopijne procesy, takie jak infekcje wirusowe, podczas nauczania biologii?
We współczesnej edukacji naukowej widzenie to uwierzenie – nauczyciele starają się przyciągnąć uwagę uczniów za pomocą atrakcyjnych wizualizacji i filmów, zamiast polegać wyłącznie na schematach z podręczników. W przypadku wirusów pojawia się jednak poważny problem. Wirusy zazwyczaj nie są widoczne pod powszechnie dostępnymi mikroskopami optycznymi, które znajdują się w szkołach i na uniwersytetach. Ich obserwacja wymaga wysoce specjalistycznego i kosztownego sprzętu.
Teraz, w badaniu opublikowanym 8 listopada 2024 roku w Journal of Microbiology & Biology Education, zespół pod kierownictwem profesora Masaharu Takemura z Tokyo University of Science po raz pierwszy zarejestrował proces infekcji wirusowej pod mikroskopem optycznym, tworząc fascynujący film prezentujący wyniki. Kluczowym elementem tego procesu był unikalny, „gigantyczny” wirus znany jako Mimivirus. Współautorami badania były pani Kanako Morioka i pani Ayumi Fujieda z Yone Production Co. w Tokio, Japonia.
Mimivirus ma znacznie większe rozmiary cząsteczek niż większość wirusów, dzięki czemu jest widoczny pod mikroskopem optycznym, co czyni go idealnym narzędziem edukacyjnym. Naukowcy postanowili zwizualizować, jak Mimivirus infekuje mikroorganizm zwany Acanthamoeba. Obserwacja ameb pod mikroskopem jest trudna, ponieważ poruszają się one w ciekłym środowisku. Dlatego badacze użyli zmodyfikowanego podłoża wzrostowego zawierającego agar – żelową substancję, która stabilizuje ruch ameb. To podłoże wzrostowe zawierało również wirusy, które infekowały ameby, a po zakażeniu komórki Acanthamoeba poruszające się pod żelem agarozowym stopniowo zwalniały.
Naukowcy byli w stanie sfilmować poszczególne komórki w trakcie infekcji; na nagraniu możemy obserwować wszystkie etapy procesu infekcji wirusowej. Zdrowe komórki Acanthamoeba początkowo poruszają się swobodnie, lecz po infekcji Mimivirusem ich ruch stopniowo zanika. Gdy ruch komórek ameby ustaje, badacze zaobserwowali tworzenie się wewnątrz komórki tzw. „fabryki wirionów”, produkującej kolejne cząsteczki wirusa. Ostatecznie zainfekowana komórka obumiera, a jej błona ulega przerwaniu.
Prof. Takemura podkreśla innowacyjność badania, mówiąc: „Po raz pierwszy na świecie udało się w sposób ciągły zwizualizować procesy, które zachodzą podczas infekcji wirusowej przez długi czas – takie jak namnażanie wirusa, jego uwalnianie z komórek oraz śmierć komórek podczas tego procesu.”
Film przedstawiający, jak pojedyncza komórka Acanthamoeba jest zakażana przez Mimivirus, został następnie zaprezentowany w klasie biologii na Tokyo University of Science i spotkał się z pozytywną reakcją. Naukowcy zauważyli, że film wpłynął na postrzeganie wirusów przez niektórych uczniów, przesuwając ich poglądy w kierunku bardziej naukowych i biologicznych perspektyw.
Badanie to nie narusza również wytycznych dotyczących bezpieczeństwa biologicznego, ponieważ komórki Acanthamoeba oraz wirusy były hodowane w odpowiednio wyposażonym laboratorium. Studenci na zajęciach nie mieli bezpośredniego kontaktu ze sprzętem, a ich rola ograniczała się do oglądania nagrania w klasie.
Prof. Takemura jest przekonany, że film ten będzie cennym narzędziem w nauczaniu biologii, wyjaśniając: „Film ten zwiększa zrozumienie mechanizmów namnażania wirusów przez uczniów oraz podkreśla biologiczne znaczenie wirusów, ich wpływ na los komórek gospodarza oraz ich rolę w ekosystemach.”
Do tej pory wirusy pozostawały w cieniu, widoczne jedynie dzięki zaawansowanej technologii – jednak przełomowy materiał filmowy zmienia wszystko. Jesteśmy pewni, że ten unikalny film będzie bezcenny dla ekspertów zajmujących się edukacją wirusologiczną i naukową na całym świecie!
Źródło: Journal of Microbiology & Biology Education, “Visualization of giant Mimivirus in a movie for biology classrooms”
