Бактерии, которые развиваются в естественной среде, а не в лабораторных тестах, могут стать устойчивыми к обработке фагами, не теряя своей вирулентности, показывают новые исследования.
Исследование Университета Эксетера показало, почему бактерии Pseudomonas aeruginosa по-разному развивают устойчивость к фагам (вирусам, убивающим бактерии) в лабораторных условиях и в реальном мире. В лабораторных условиях бактериальная эволюция имеет тенденцию приводить к потере рецептора, к которому обычно прикрепляются фаги. В естественной среде бактерии имеют тенденцию развивать устойчивость на основе иммунного механизма, называемого CRISPR-Cas.
Испытания проводились в лаборатории, но, вводя другие бактерии наряду с Pseudomonas aeruginosa - частой причиной инфекций в больницах - исследователи показали, что дополнительная «биотическая сложность» склонила чашу весов в пользу устойчивости на основе CRISPR.
И они обнаружили, что, в отличие от эволюции с потерей фаговых рецепторов, эта резистентность на основе CRISPR не снижает вирулентность бактерий (тяжесть последствий).
«Когда мы представили биоразнообразие, бактерии перешли к эволюции, основанной на CRISPR», - говорит ведущий автор Эллинор Альсет из Института окружающей среды и устойчивого развития в кампусе Пенрин в Эксетере в Корнуолле.
В более естественной среде потеря поверхностного рецептора (к которому прикрепляются фаги) обходится дорого, потому что он выполняет другие функции.
"Без этого поверхностного рецептора бактерии страдают от "издержек приспособленности" и менее конкурентоспособны по сравнению с другими видами бактерий.
"Итак, в более сложной - более "естественной" - среде предпочтение отдается устойчивости на основе CRISPR.
"С эволюционным путем CRISPR бактерии сохраняют свой уровень вирулентности, а не становятся менее вирулентными." Вирулентность была проверена путем наблюдения за воздействием бактерий на личинок моли (Galleria mellonella), но исследователи говорят, что аналогичные эффекты можно ожидать и у людей. Pseudomonas aeruginosa процветает в различных средах, включая больницы. Он часто колонизирует легкие больных муковисцидозом, у которых он является основной причиной заболеваемости и смерти.
Эксетерская команда изучила действие определенного фага (DMS3vir), который, как известно, убивает эти бактерии.
Выводы показывают, что эволюционный результат взаимодействия бактерий и фагов может быть фундаментально изменен контекстом микробного сообщества.
Такие взаимодействия традиционно изучаются изолированно, но исследователи говорят, что становится «все более очевидным», что присутствие сложной смеси других микробов может иметь «ключевые последствия для эволюционной эпидемиологии инфекционных заболеваний».