Бактерии могут путешествовать по воздуху на тысячи миль по всему миру вместо того, чтобы путешествовать автостопом с людьми и животными, согласно Рутгерсу и другим ученым. Их гипотеза о «воздушном мосте» может пролить свет на то, как вредоносные бактерии разделяют гены устойчивости к антибиотикам.
«Наше исследование предполагает, что должен существовать общепланетарный механизм, который обеспечивает обмен бактериями между отдаленными местами», - сказал старший автор Константин Северинов, главный исследователь Института микробиологии Ваксмана и профессор молекулярной биологии и биохимия в Школе искусств и наук Университета Рутгерса в Нью-Брансуике.
«Поскольку бактерии, которые мы изучаем, живут в очень горячей воде - около 160 градусов по Фаренгейту - в отдаленных местах, невозможно представить, что их переносят животные, птицы или люди», - сказал Северинов. «Они должны транспортироваться по воздуху, и это перемещение должно быть очень обширным, чтобы бактерии в изолированных местах имели общие характеристики».
Северинов и другие исследователи изучили «молекулярные воспоминания» бактерий об их встречах с вирусами, при этом воспоминания хранятся в бактериальной ДНК, согласно исследованию, опубликованному в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B.
Бактериофаги - вирусы бактерий - являются наиболее многочисленными и вездесущими формами жизни на планете, отмечается в исследовании. Вирусы оказывают глубокое влияние на микробные популяции, структуру сообщества и эволюцию.
Ученые собрали теплолюбивые бактерии Thermus thermophilus в горячем гравии на горе Везувий и в горячих источниках на горе Этна в Италии; горячие источники в районе Эль-Татио на севере Чили и в регионе Термас-дель-Флако на юге Чили; и горячие источники в кальдере Узон на Камчатке, Россия.
В бактериальных клетках, зараженных вирусами, молекулярная память хранится в специальных областях бактериальной ДНК, называемых массивами CRISPR. Клетки, пережившие инфекцию, передают воспоминания - небольшие кусочки вирусной ДНК - своим потомкам. Порядок этих воспоминаний позволяет ученым проследить историю взаимодействия бактерий с вирусами с течением времени.
Первоначально ученые думали, что бактерии одного и того же вида, живущие в горячих источниках на расстоянии тысяч миль друг от друга и, следовательно, изолированные друг от друга, будут иметь очень разные воспоминания о своих встречах с вирусами. Это потому, что у всех бактерий должна быть независимая история вирусных инфекций. Ученые также считали, что бактерии должны развиваться очень быстро и становиться другими, подобно знаменитым вьюркам, которых Чарльз Дарвин наблюдал на Галапагосских островах.
«Однако мы обнаружили, что было много общих воспоминаний - идентичных фрагментов вирусной ДНК, хранящихся в том же порядке в ДНК бактерий из далеких горячих источников», - сказал Северинов.«Наш анализ может помочь в экологических и эпидемиологических исследованиях вредоносных бактерий, которые во всем мире имеют общие гены устойчивости к антибиотикам и могут распространяться по воздуху, а не людьми».
По его словам, ученые хотят проверить свою гипотезу о воздушном мосте, взяв пробы воздуха на разных высотах и в разных местах по всему миру и выявив там бактерии. Им потребуется доступ к самолетам, дронам или исследовательским шарам.