Биологи: Вирусы "общаются" между собой

Вирусы обладают некой формой коллективного разума и умеют распознавать "метки", которые оставляют в клетках их конкуренты и родичи.

Фото: Фото: Fotodom.ru/DP

Как говорится в статье, опубликованной в журнале Nature, между бактериями и вирусами уже миллионы лет идет беспрерывная война на выживание. Так, в каждом миллилитре морской воды содержится до миллиарда вирусов бактериофагов, поражающих бактерий, примерно 70% морских микроорганизмов заражены ими.

По мнению израильских ученых, за миллиарды лет эволюции вирусы научились обходить внимание защитных систем микробов, которые, в свою очередь, разработали систему CRISPR-Cas9, которая находит следы вирусной ДНК в геноме микроба и заставляет его совершить суицид для защиты соседних бактерий. Вирусы ответили на эти меры "эволюционной обороны", создав антивирус, подавляющий CRISPR-Cas9.

Ротем Сорек из Института науки Вейцманна в Реховоте и его коллеги попытались понять, как микробы оповещают друг друга о присутствии вируса и готовятся к отражению его атаки. Исследователи вырастили колонию бацилл, заразили их бактериофагом phi3T, а после чего отфильтровали жидкость, которую выделяли микробы во время заражения колонии.

Часть раствора биологи добавили в новую колонию бактерий, чтобы те сигнальные молекулы погибших микробов подготовили других участников эксперимента к новой атаке вирусов. Однако, реальность оказалась совершенно иной.

Выяснилось, что короткие белковые молекулы arbitrium, которые биологи выделили из этого раствора, на самом деле были предназначены для общения вирусов друг с другом, а не бактерий. Их "авторами" были не микробы, а бактериофаги. Оказалось, что в присутствии arbitrium вирусы "уходят в подполье", встраиваясь в ДНК бактерий вместо того, чтобы бурно размножаться в них и уничтожать клетки. Подобная система сигналов, как объясняют ученые, работает как своеобразная форма коллективного разума вирусов, который позволяет им гибко координировать свое поведение.

Напомним, ранее ученые обнаружили в кишечнике человека  бактерии, которым для выживания необходимы выделяемые мозгом химические вещества.

Статья в журнале New Scientist под авторством Филипа Стрэндвица и его коллег из Северо-восточного университета (Бостон) сообщает, что недавно открытый вид кишечных бактерий KLE1738 растет и размножается, только если кормить их молекулами гамма-аминомасляной кислотой, которая является тормозным нейромедиатором центральной нервной системы человека и других млекопитающих.

Вещество подавляет сигналы нервных клеток, что снимает возбуждение и оказывает успокаивающее действие. Таким образом, налицо первое доказательство того, что микрофлора кишечника может влиять на мозг и настроение человека. По данным Стрэндвица,  при удалении блуждающего нерва этот эффект исчезает. Сейчас биолог пытается обнаружить другие кишечные микробы для разработки новых антидепрессантов.

Ранее анализ ДНК бактерий, живущих на коже и в кишечнике человека, помог ученым выделить два мощных антибиотика - гумимицин, А и гумимицин В, которые способны бороться с неуязвимыми "супербактериями".

Как пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology, данные антибиотики могут работать в качестве своеобразного "усилителя" для других лекарств.

"Их действие на цепочки синтеза жизненно важных веществ в микробах можно сравнить с тем, как если бы вы взяли шланг и пережали его в двух местах. Ни первое, ни второе пережатие не могут полностью остановить поток воды сами по себе, однако их комбинация постепенно останавливает поток", - рассказывает Шон Бреди из университета Рокфеллеров (США).

Возникновение у бактерий устойчивости к антибиотикам заставляет фармацевтов создавать все новые и новые виды лекарственных средств. Проблемой устойчивости к антибиотикам во всем мире занимаются передовые научные центры. Однако разработка нового антибиотика стоит от 800 миллионов до миллиарда долларов, и уходит на это обычно 8-10 лет.

Американским ученым удалось заметно удешевить и убыстрить этот процесс, разработав необычную методику компьютерного анализа генов, которая позволяет находить в виртуальной ДНК микробов и многоклеточных живых существ, связанных с производством молекул, способных уничтожать болезнетворных бактерий. Данный алгоритм ученые протестировали на человеческом микробиоме, совокупности ДНК микроорганизмов, живущих в нашем кишечнике и на поверхности кожи.

Проанализировав тысячи геномов бактерий, живущих в нашем организме, ученые выделили шесть десятков генов, "прочтение" которых должно заставлять клетку синтезировать молекулы, похожих на антибиотики. Оказалось, два из них, получившие имена гумимицин, А и гумимицин В, были особенно эффективны в борьбе против бактерий, уничтожая не только "обычные" штаммы стафилококка, стрептококка и кишечной палочки, но и их версии, стойкие к действию обычных антибиотиков. Исследовали провели эксперимент, заразив несколько мышей смертельной дозой стафилококка, и грызуны, которые получали порции лекарства на базе гумимицинов и традиционных антибиотиков, успешно пережили инфекцию.

По словам ученых, интересным является и то, что бактерии родококки, в которых были найдены эти вещества, в естественных условиях "скрывают" их и не синтезируют данные антибиотики при их выращивании в пробирке.