Под поверхностью таких больших и древних систем, как океан, и таких маленьких и новых, как человеческий младенец, находятся сообщества вирусов и бактерий, которые взаимодействуют, чтобы влиять на все: от уровня кислорода во всем мире до вероятности заболевания новорожденного.
Понимание взаимодействия между этими микробами может однажды помочь ученым разработать способы сохранения окружающей среды и борьбы с трудноизлечимыми болезнями.
Новое исследование Университета штата Огайо позволяет взглянуть на сложность взаимодействия между бактериями и вирусами - или фагами - которые их заражают. Исследование опубликовано в Интернете в The ISME Journal.
Эти взаимодействия являются обычными и могут быть хорошими или плохими для инфицированных бактерий, но до сих пор мало что было известно о том, насколько одно из этих взаимодействий может отличаться от другого, сказала ведущий исследователь Кристина Ховард-Варона, исследователь микробиологии с докторской степенью. в штате Огайо.
«Мы пытаемся понять, насколько эффективен вирус или фаг, когда он заражает одну бактерию по сравнению с другой, и мы узнали, что существуют важные различия», - сказал Говард-Варона.
"В любой среде не все фаги будут заражать одинаково, с одинаковой скоростью и с одинаковым успехом."
В исследовании исследовательская группа использовала передовое оборудование в сотрудничестве с Университетом США. S. Министерство энергетики, чтобы в режиме реального времени собрать воедино детали инфекции внутри двух генетически сходных бактериальных «хозяев», когда они были заражены одним и тем же или разными вирусами. Масс-спектрометр Orbitrap и генные секвенаторы нового поколения позволили им наблюдать за всеми этапами взаимодействия между вирусами и бактериальными клетками, которые были совершенно разными по скорости и успешности.
Бактерийные штаммы, используемые в исследовании, обычно встречаются в окружающей среде и влияют на обмен питательных веществ, здоровье и болезни.
Эффективность заражения была очень, очень разной, если посмотреть на два разных фага, заразивших одного и того же бактериального хозяина. В одном случае фаг размножается и убивает клетки невероятно быстро - примерно за час, а в другом случае это намного медленнее, более чем в 10 раз длиннее», - сказал Говард-Варона.
Хотя еще слишком рано говорить, к чему может привести эта наука, цель состоит в том, чтобы в конечном итоге понять эти взаимодействия таким образом, чтобы открыть дверь для улучшения окружающей среды и здоровья человека, сказала она.
«В некоторых случаях фаговая инфекция полезна, и вы могли бы предусмотреть вмешательство, чтобы повысить эффективность инфекции для борьбы со всеми видами человеческих патогенов, которые больше не чувствительны к антибиотикам, такими как MRSA», - сказал Ховард-Варона. «Но для этого нам нужно понять основные механизмы, в том числе описанные в этом исследовании».
Исследование подчеркивает важность выхода за рамки изучения «идеальных» взаимодействий между бактериями и вирусами в лабораторных условиях и поиска дополнительных знаний об истинном различном взаимодействии между микроорганизмами в природе, сказал Мэтью Салливан, доцент кафедры микробиологии. в штате Огайо.
"Когда вы смотрите на естественные взаимодействия фагов и бактерий, например, в этом исследовании, вы видите, что для эффективного заражения требуется много шагов во взаимодействии фага и хозяина, и что инфекция различается в зависимости от фага и бактерии."
Добавил Ховард-Варона: «Исторически сложилось так, что в лаборатории ученые использовали эти модельные системы с самой быстрой и наибольшей эффективностью заражения, но это не всегда верно в природе - в воде, почве или в наших телах - и это важно понимать различия."