Как бактериальное сообщество эволюционирует, чтобы выжить

Международная команда под руководством исследователя из Университета Цинциннати показала, как бактериальное сообщество эволюционирует, чтобы выжить в условиях враждебной защиты организма-хозяина.

Команда под руководством Малака Котба, PhD, проанализировала эволюцию во времени структуры сообщества Streptococcus pyogenes (Группа A, GAS или Стрептококк А). Эта бактерия может вызывать множество заболеваний — от ангины до смертельно опасных болезней сердца, кожи, почек и мозга.

В 1980-х годах появились гипервирулентные штаммы, включая возбудителя некротизирующего фасциита («болезни, поедающей плоть»). Ежегодно в США происходит от 9 000 до 11 500 случаев инвазивной GAS-инфекции, приводящих к 1 000–1 800 смертям (данные CDC).

Ключевое открытие: доминирующие члены популяции гибли под действием иммунной защиты хозяина, и их место занимало гиперагрессивное мутантное меньшинство, которое процветало и становилось новым большинством.

Используя модель мыши, команда отслеживала эволюционные изменения в бактериальном сообществе при адаптации к разным условиям и нишам хозяина. Данные подтвердили, что сообщество смешанное, и при определенных условиях разные субпопуляции могут захватывать в нем лидерство.

«То, что мы воспринимаем как единую бактериальную колонию, на самом деле является смесью субпопуляций, члены которых играют разные роли для достижения вирулентности. Выжившие, как выяснилось, имеют последнее слово», — говорит соавтор Рами Азиз, PhD.

Исследование, опубликованное в PLoS ONE, названо первым шагом в изучении социомикробиологии инвазивных стрептококков группы А в живом организме. В планах — изучение отдельных бактериальных клеток, ассоциированных с иммунными клетками.