Бактериальная эволюция в естественной среде сохраняет вирулентность патогена

Исследование Университета Эксетера показывает, что бактерии Pseudomonas aeruginosa, развивающие устойчивость к бактериофагам в условиях, имитирующих естественную среду, сохраняют свою вирулентность, в отличие от бактерий, эволюционирующих в лабораторной изоляции.

Ключевые различия в механизмах устойчивости

• В лаборатории бактерии обычно теряют поверхностный рецептор, к которому прикрепляются фаги, что снижает их конкурентоспособность («цена приспособленности»).
• В естественной среде с высокой биотической сложностью (наличием других микробов) бактерии чаще развивают устойчивость через иммунную систему CRISPR-Cas.

Ход и результаты эксперимента

Учёные в лабораторных условиях добавили к P. aeruginosa другие виды бактерий, создав более сложную микробную среду. Это привело к сдвигу эволюции в сторону CRISPR-устойчивости.

• Этот тип устойчивости не снизил вирулентность бактерий, что было подтверждено в тестах на личинках восковой моли (Galleria mellonella). Аналогичный эффект ожидается и в организме человека.
• Потеря же поверхностного рецептора в сложной среде делает бактерии менее конкурентоспособными.

Значение открытия

• Эволюционный исход взаимодействия «бактерия-фаг» принципиально меняется в зависимости от микробного сообщества.
• Pseudomonas aeruginosa — частая причина внутрибольничных инфекций и ведущая причина заболеваемости и смертности у пациентов с муковисцидозом.
• Исследование подчёркивает, что присутствие сложного микробного сообщества имеет ключевое значение для эволюционной эпидемиологии инфекционных заболеваний.

Исследование под названием «Bacterial biodiversity drives the evolution of CRISPR-based phage resistance» опубликовано в журнале Nature.