2. Διείσδυση στους «διασταυρούμενους» τομείς των φυτικών παθογόνων βακτηρίων

Η ζωή στη Γη είναι ποικίλη και διαδραστική: δεν έχει ακόμη περιγραφεί ένα οικοσύστημα που φιλοξενεί οργανισμούς μόνο ενός είδους. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οργανισμών σε ένα οικοσύστημα μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές στη φύση τους, και κυμαίνονται από χρήσιμες, μέσα από ουδέτερες, έως επιβλαβείς. Τυπικά, η μολυσματική νόσος καθορίζεται ως αποτέλεσμα των δυσμενών αλληλεπιδράσεων και συνήθως περιορίζεται σε ένα ορισμένο συνδυασμό από χρήστες - ο ξενιστής (οι ασθενείς) και τα παθογόνα (που προκαλούν τη νόσο). Η μολυσματική ασθένεια μπορεί να οριστεί ως μια βιολογική διεργασία που οδηγεί σε διαταραχή της κανονικής φυσιολογίας ενός πολυκύτταρου οργανισμού σε απόκριση της παρουσίας παθογόνων επί ή εντός του σώματος.

Οι ασθένειες διαφέρουν ως προς την εμφάνισή τους, αλλά πάντα λαμβάνουν χώρα σε τρία κύρια στάδια: πρόσφυση, εισβολή και αποικιοποίηση. Τα παθογόνα έχουν αναπτύξει εργαλεία για την υλοποίηση του κάθε σταδίου της μολυσματικής διαδικασίας προκειμένου να μολύνουν άλλους ξενιστές, και σε ορισμένες περιπτώσεις αυτοί είναι μέλη διαφορετικών βιολογικών τομέων. Τα άλματα μεταξύ ξενιστών από διάφορα βασίλεια ορίζονται ως διασταυρούμενα στις περιπτώσεις όπου οι μικροοργανισμοί κανονικά αποικίζουν κυρίως έναν τομέα, αλλά είναι σε θέση να μολύνουν πολλαπλά είδη που ανήκουν σε άλλο βιολογικό βασίλειο. Η διασταυρούμενη μόλυνση παρατηρείται συχνότερα στο ζωικό βασίλειο, αλλά τα τελευταία χρόνια έχουν περιγραφεί πολλά παραδείγματα διασταυρούμενης μόλυνσης μεταξύ των φυτών και των ανθρώπων. Η μολυσματική διαδικασία λαμβάνει χώρα σε δύο κατευθύνσεις: 1) μόλυνση και πρόκληση νόσου στα φυτά από ανθρώπινα παθογόνα, και 2) πρόκληση μολυσματικών ασθενειών σε ανθρώπους από φυτοπαθογόνα φυτά. Ο όρος «ανθρώπινα παθογόνα πάνω σε φυτά» (HPOPs) προτάθηκε πρόσφατα για να περιγράψει τέτοια παθογόνα που κατοικούν, αποικίζουν, μολύνουν ή αλληλεπιδρούν με άλλο τρόπο με τα φυτά.

Οι στρατηγικές για την επαγωγή της νόσου σε ταξινομικά άσχετες ξενιστές που χρησιμοποιούνται από διασταυρούμενα λοιμώδη παθογόνα προκαλούν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, επειδή οι φυτικοί και οι ζωικοί (ανθρώπινη) οργανισμοί έχουν διακριτούς φυσικούς φραγμούς και προστατευτικές αντιδράσεις. Ενώ υποχρεωτικά ανθτρώπινα παθόγονα ή φυτοπαθόγονα αναπτύσσουν κυρίως παράγοντες για να ξεπεραστούν τα φυσικά εμπόδια και τις έμφυτες άμυντικές δυνάμεις ενός συγκεκριμένου ξενιστή, για τα διασταυρούμενα παθογόνα θα απαιτήθεί μια ποικιλόμορφη βιβλιοθήκη γονιδίων και στρατηγικών για την αντιμετώπιση των ειδικών προστατευτικών φραγμών κάθε ξενιστή από τα διαφορετικά βιολογικά βασίλεια . Για την εκδήλωση της λοιμογόνου δράσης και της παθογένειας και για την ανάπτυξη της ασθένειας και την εξάπλωσή της σε κάθε ξενιστή τα παθογόνα πρέπει να έχουν ένα καθολικό σύνολο παραγόντων που εξασφαλίζει προσκόλληση (πρόσφυση) του παθογόνου, διείσδυση και απικιοποίηση, ή με άλλα λόγια πρέπει να εφαρμόζουν μια καθολική στρατηγική για μια ασθένεια, κατά την οποία το ίδιο σύνολο παθογόνων παραγόντων πρέπει να είναι αποτελεσματικο για όλους τους ξενιστές. Τα φυτοπαθογόνα βακτήρια χρησιμοποιούν ειδικούς καθοριστικούς παράγοντες που προάγουν την παράβαση των ενισχυμένων κυτταρικών τοιχωμάτων και χειρίζουν την φυσιολογία των φυτών, με το οποίο διευκολύνουν τη διαδικασία της νόσου. Τα ανθρώπινα παθογόνα χρησιμοποιούν καθοριστικούς παράγοντες (προσκολλητίνες, ινβαζίνες και τοξίνες) μέσω των οποίων χρησιμοποιούν την φυσιολογία των θηλαστικών για να ξεπεράσουν τις πολύ ανεπτυγμένες προσαρμοστικές άνοσες αποκρίσεις. Οι παθογόνοι μικροοργανισμόι με δυνατότητες για διασταυρούμενα άλματα μεταξύ των ταξινομικών βασιλείων θα πρέπει να είναι σε θέση να έλθουν σε στενή και συνεχή επαφή με τους πιθανούς οικοδεσπότες και θα πρέπει να είναι σε θέση να ξεπεράσουν ή να αποφύγουν την υπεράσπιση του μακροοργανισμού. Η αναπαραγωγή του διασταυρούμενων μολυσματικών παραγόντων σε / ή κοντά στο νέο ξενιστή θα εξασφαλίσει τη μεταφορά ή απελευθέρωση των επιτυχημένων γονότυπων. Η προσαρμογή στον ξενιστή από διαφορετικούς τομείς περιλαμβάνει σημειακές μεταλλάξεις, γενετικές ανακατατάξεις, απόκτηση νέων γενετικών στοιχείων που συμβάλλουν στην αύξηση της λοιμογόνου δύναμης ή της εξειδίκευσης προς τον ξενιστή. Η ταυτοποίηση αυτών των γενετικών καθοριστικών παραγόντων σε μικρόβια με φυτικό ή ανθρώπινο παθογόνο δυναμικό θα μπορούσε να παρέχει μια καλύτερη κατανόηση της εξέλιξης της φυτοπαθογένειας και να διευκρινίσει τον ρόλο των φυτών ως πιθανές δεξαμενές για κλινικά σπουδαία βακτήρια (Kirzinger, 2011).

Τα τελευταία χρόνια, έχει περιγραφεί ένας αναπάντεχα μεγάλος αριθμός βακτηριακών και μυκητιακών παθογόνων, τα οποία είναι σε θέση να πραγματοποιούν διασταυρούμενες λοιμώξεις στους διάφορους τομείς. Η αρνητική κατά Gram οικογένεια βακτηρίων Enterobacteriaceae, η οποία περιλαμβάνει πολλά από τα ανθρώπινα παθογόνα που συνδέονται με τα φυτικά τρόφιμα (π.χ. τα γένη Escherichia, Salmonella και Shigella), περιλαμβάνει επίσης μια σειρά από γένη, τα οποία είναι τυπικά φυτοπαθογόνα (Enterobacter, Erwinia, Pantoea, Pectobacterium κλπ.) που προκαλούν ασθένειες των φυτών, όπως η σήψη, η παρακμή και η μαλακή σήψη. Η ταξινομική συγγένεια αυτών των φυτικών και ανθρώπινων παθογόνων εγείρει ενδιαφέροντα ερωτήματα που σχετίζονται με το βιολογικό ρόλο αυτών των παθογόνων. Ακόμα δεν είναι σαφές αν πρόκειται για ανταγωνισμό για τη θέση κατοίκησης ή για συνέργεια, για οριζόντια ανταλλαγή νουκλεϊκών οξέων σε προστα-τευόμενες φυτικές κόγχες ή ακόμη και για επέκταση του φάσματος των ξενιστών. Τέτοια μικροβιακά είδη αναφέρονται ως cross-over (διασταυρούμενα) παθογόνα επειδή μολύνουν και προκαλούν ασθένειας τόσο στα, όσο και στον άνθρωπο. Τα παθογόνα που έχουν αναγνωσιρτεί ως ικανά να μολύνουν διαφορετικά βιολογικά βασίλεια (cross-kingdom pathogenes) περιλαμβάνουν μερικά είδη βακτηρίων που ζουν συνήθως στην επιφάνεια των φυτών και αποτελούν ένα συστατικό του ριζοσφαιρικού μικροβιώματος: Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Dickeya spp, Enterococcus faecalis, Serratia marcescens, Agrobacterium. tumefaciens, Phytophthora infestans, Salmonella enterica, Escherichia coli και Listeria monocytogenes.