Бактерии превратили вирусы в секретное оружие для микробных войн

Совместное исследование Университета Юты и Университетского колледжа Лондона принесло сенсационный результат. Патогенные бактерии научились «приручать» фаги и натравливать их на своих микробных соседей. Этот трюк настолько эффективен, что может стать основой для антибиотиков будущего. Ирония судьбы: использовать врага (вирус) против другого врага (конкурентной бактерии).

Всё началось с загадки. Лаборатория Университета Юты ранее изучала патоген Pseudomonas viridiflava. На сельхозполях один его штамм безраздельно властвовал. Но в дикой природе царило разнообразие — ни один вариант не мог захватить всё. Почему? Учёные во главе с Талией Карасовой заподозрили вирусы-бактериофаги.

«Мы думали, фаги просто сдерживают доминирование отдельных линий, — говорит Карасова. — Но реальность оказалась куда интереснее». Оказывается, бактерии сами держат фаги на прицеле, как снайперы.

Выяснилось, что бактерии запускают особые «прирученные» фаги — тайлоцины. Это не самостоятельные вирусы, а именно оружие. Они пробивают мембраны бактерий-конкурентов, убивают их и… погибают сами. Настоящие камикадзе микромира.

Гонка вооружений в микромире

Чтобы понять эволюцию этой войны, команда Карасовой объединилась с лабораторией Эрнана Бурбано из UCL. Они проанализировали геномы современных и исторических патогенов из гербарных образцов возрастом до 200 лет. Представьте: учёные заглянули в прошлое, чтобы увидеть, как бактерии сражались столетия назад.

«Это гонка вооружений, — объясняет Бурбано. — Бактерии пытаются убить друг друга и со временем вырабатывают устойчивость. Гербарии за последние 200 лет позволили нам увидеть эту эволюцию в динамике».

Учёные секвенировали геномы растений и связанных с ними микробов из исторических коллекций резуховидки Таля из Германии. И сравнили их с современными образцами. Открытие поразило: все исторические тайлоцины присутствуют и сегодня. За два века не появилось ни одного нового типа этого оружия!

«Это говорит об удивительном равновесии, — отмечает Бурбано. — Видимо, механизмы устойчивости и чувствительности в этой популяции ограничены. Бактерии достигли некоего эволюционного патта». Они используют тайлоцины для точечных ударов, а не ковровых бомбардировок, и умеют от них защищаться.

И вот ключ к разгадке сельскохозяйственной монокультуры. В дикой природе сообщество сбалансировано: у каждого есть враг с правильным тайлоцином. Но на поле, где разнообразие микробов искусственно ограничено, у Pseudomonas viridiflava может не оказаться давнего соперника, обученного с ним бороться. И он захватывает всё. Звучит знакомо? Почти как нарушение биологического равновесия в макро-масштабе.

Новые антибиотики

Теперь главный вопрос: можем ли мы украсть это оружие у бактерий для борьбы с супербактериями, устойчивыми к антибиотикам?

«Мы отчаянно нуждаемся в новых антибиотиках, — говорит ведущий автор Талия Бэкман. — Тайлоцины имеют огромный потенциал. Сам факт, что все дикие патогены используют их, показывает, насколько они эффективны в природе».

Большинство наших антибиотиков — это тупые дубины широкого спектра. Они убивают и плохих, и хороших бактерий, расчищая поле для самых живучих. Тайлоцины же — это скальпели. Они нацелены на конкретные штаммы, оставляя остальную микробиоту в покое. Это мечта медицины: точность вместо тотального опустошения.

И ещё одно забавное совпадение, на которое трудно не обратить внимание. Руководитель лаборатории — Талия Карасова. Ведущий автор — Талия Бэкман. А модельное растение, на котором всё изучалось, — Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Просто совпадение? Возможно. Но в науке такие случайные переплетения иногда намекают на особую судьбу исследования. Как будто сама природа подмигнула учёным.