Вирусы могут заражать не только клетки людей или животных, но и бактерий. Такими свойствами обладает особый вид вирусов, который называется бактериофагами. В целом эти вирусы мало чем отличаются от любых других, кроме того, что в качестве хозяина выбирают микробов. Они точно также проникают в клетку, и там размножаются. Сами же бактерии от большого количества вирусных частиц в итоге погибают, но не всегда. В некоторых случаях бактерия может длительное время жить с вирусом или даже подавить его при помощи защитного механизма. Также есть и еще один сценарий развития событий — ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии, как, к примеру, действует ВИЧ. В таком случае вирус находится некоторое время в виде профага, и ни как себя не проявляет. По сути, информация о нем существует, но самого вируса нет. Можно сказать, что он спит в геноме. Чтобы вирус проснулся, должны произойти определенные обстоятельства. Но какие именно? Механизмы «пробуждения» науке не были известны. В недавнем исследовании ученые Гарвардского университета пришли к выводу, что разбудить профаги могут другие бактерии.
Бактериофаг — вирус, который заражает бактерии
Как кишечная палочка борется с другими бактериями
Авторы работы проводили эксперименты с колибактиновыми видами кишечной палочки. Штаммы которые они использовали, известны способностью выделять опасное вещество, именуемое колибактином. Оно обладает способностью повреждать ДНК в клетках кишечника, в результате чего последние могут мутировать и образовывать опухоли, в результате чего развивается рак кишечника.
Но, самое интересное, что колибактин подобным образом действует не только на клетки кишечника, но и другие бактерии. То есть кишечная палочка может использовать эту молекулу для борьбы со своими конкурентами. Ранее мы рассказывали о том, что у бактерий сложные взаимоотношения. Одни из них способны уживаться с другими видами, другие же предпочитают развиваться только в кругу своего вида, поэтому стараются уничтожить конкурентов. Именно по этой причине кухонная губка является идеальной средой обитания для бактерий — она обладает множеством изолированных ячеек, в результате чего бактерии не мешают друг другу развиваться.
Некоторые виды кишечной палочки выделяют колибактин, который вносит изменения в ДНК
О том, что кишечная палочка использует колибактин для борьбы с другими бактериями, было известно давно. Однако ученые считали, что это весьма малоэффективное оружие. Дело в том, что эта молекула достаточно нестабильная, то есть быстро разрушается. Так как она не долго воздействует на клетку, не успевает причинить ей серьезный вред. Конечно, какой-то урон ДНК она все же наносит, но его устраняют системы восстановления ДНК.
Однако, как удалось выяснить исследователям из Гарвардского университета, колибактин не только повреждает ДНК, но и выполняет другую функцию. Поэтому его эффективность была недооценена.
Как в клетках пробуждаются вирусы профаги
Как пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Nature, после повреждения ДНК колибактином, у бактерий запускается процесс ремонта ДНК. В ходе этого процесса и пробуждаются профаги. То есть они превращаются в обычные активные вирусы, в результате чего разрушают бактерии.
Профаги пробуждаются в результате воздействия колибактина
Как говорят эксперты, бактерии в результате воздействия на них колибактина словно подрываются на вирусной мине. По этой причине со временем возле кишечной палочки становится мало других бактерий. Правда, это при условии, что бактерии-конкуренты были заражены вирусами, находящимися в виде профагов. Правда, такой механизм борьбы может быть небезопасным и для самих колибактиновых бактерий. Дело в том, что количество вирусов в окружающей среде начинает увеличиваться, и в итоге возникает риск заражения для них самих.
Новая технология антибактериальной терапии?
Открытие, сделанное учеными, может иметь большое значение в борьбе с патогенными бактериями. Многие из них, как известно, устойчивы к лекарственным препаратам. Возможно, колибактин в комбинации с бактериофагами позволит уничтожать патогены. Однако предварительно необходимо изучить молекулярную последовательность событий. По словам специалистов, само по себе это вещество не может разбудить вирус. Кроме него задействованы другие молекулы, которые также выделяются колибактиновыми бактериями.
Кроме того, колибактин, как уже было сказано выше, может причинить вред клеткам организма, и стать причиной онкологических заболеваний. Но самое главное, что ученые выявили сам механизм борьбы с бактериями, и теперь смогут работать дальше в этом направлении, и в конце концов найти способ безопасного его использования в терапевтических целях.
Напоследок напомню, что бактерии бывают не только маленькими, которые видно только через микроскоп. Есть и крупные виды, длина которых достигает 2 см, о чем мы рассказывали ранее.
Наталья Османн, Леони Ханне и другие гостьи вечеринки Pomellato в Милане