Что способствует разнообразию бактериальных штаммов в кишечнике? Хотя существует ряд возможных объяснений, недавняя статья с мнением, опубликованная в Trends in Microbiology доктором Полин Сканлан, научным сотрудником Королевского общества и Научного фонда Ирландии в Институте микробиома APC Университетского колледжа Корка, касается одного потенциально важного и упускаемого из виду аспекта микробиома. этот нерешенный вопрос.
Кишечник человека является местом обитания невероятного разнообразия микробов, известных под общим названием кишечный микробиом. Наши кишечные микробиомы взаимодействуют с нами, их человеческими хозяевами, для выполнения множества важных функций, начиная от переваривания пищи и заканчивая защитой от патогенов. Хотя на первый взгляд может показаться, что микробы, населяющие кишечник человека, стабильны и в целом схожи между людьми, недавние достижения в технологии секвенирования, позволяющие проводить исследования с высоким разрешением, показали, что микробиомы нашего кишечника динамичны, способны к быстрой эволюции и уникальны для каждого человека. индивидуален с точки зрения видового и штаммового разнообразия бактерий. Эта уникальная межиндивидуальная вариация имеет решающее значение, поскольку мы знаем, что различия в разнообразии бактериальных штаммов внутри вида могут иметь ряд положительных или отрицательных последствий для человека-хозяина - например, некоторые штаммы данной бактерии безвредны, в то время как другой штамм те же виды бактерий могут убить вас. Классическим примером этого являются различные штаммы кишечной бактерии Escherichia coli: E. coli Nissle 1917 используется в качестве пробиотика, а E. coli O157:H7 была ответственна за ряд вспышек смертельных пищевых патогенов. Поэтому лучшее понимание того, что движет разнообразием бактериальных штаммов, имеет не только фундаментальное значение для нашего понимания экологии и эволюции микробов, но также имеет большое значение для улучшения здоровья человека и профилактики заболеваний.
Scanlan исследует микробную эволюцию и экологию в экспериментальных и естественных популяциях. Она особенно заинтересована в изучении процессов, лежащих в основе изменчивости штаммов в кишечнике, и, по ее мнению, эта статья предоставляет убедительные доказательства в поддержку роли специфического процесса, называемого антагонистической коэволюцией между бактериями и бактериофагами (фагами), в качестве ключевого фактора микробного разнообразия в кишечнике. человеческая кишка.
Что такое антагонистическая коэволюция между бактериями и фагами и почему она имеет отношение к разнообразию штаммов и здоровью человека? Фаги - это вирусы, которые заражают бактериальные клетки, связываясь со специфическими рецепторами на клетке. Заражая бактериальную клетку, они, по сути, захватывают своего бактериального хозяина, чтобы произвести множественное вирусное потомство, которое они выпускают в окружающую среду. Однако бактерии хорошо адаптируются и могут развивать устойчивость к фаговой инфекции, и эта эволюция устойчивости, в свою очередь, может выбирать фаговую новую инфекционность и так далее. Было показано, что со временем этот непрерывный отбор на устойчивость и эволюцию инфекционности (коэволюция) между бактериями и фагами стимулирует микробное разнообразие как в экспериментальных, так и в естественных микробных сообществах. Важно отметить, что эти изменения в микробном разнообразии могут также иметь широкий спектр функциональных последствий и в конечном итоге влиять на здоровье хозяина. Например, развивающаяся устойчивость к фагам может увеличивать или уменьшать вирулентность бактерий и изменять то, как бактерии взаимодействуют с иммунной системой человека-хозяина.
Хотя исследования микробной коэволюции в естественных популяциях находятся в зачаточном состоянии, я надеюсь, что эта статья поможет по-новому взглянуть на то, как фундаментальные эволюционные процессы, такие как коэволюция, потенциально могут формировать микробные разнообразия и функциональности в кишечнике и, в конечном счете, влияют на здоровье хозяина», - говорит Сканлан.