Микроб против микроба: выявлены паттерны сетей заражения бактерий вирусами

Бактерии — частые источники инфекций, но сами эти микроорганизмы могут быть заражены ещё более мелкими агентами: вирусами. Новый анализ взаимодействий между бактериями и вирусами выявил паттерны, которые могут помочь учёным понять, какие вирусы заражают какие бактерии в микробном мире.

Метаанализ взаимодействий показал, что паттерны заражения демонстрируют вложенную структуру: трудно заражаемые бактерии инфицируются вирусами-генералистами, а легко заражаемые бактерии атакуются как генералистами, так и специалистами.

Результаты метаанализа были опубликованы 27 июня 2011 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Методология исследования

Исследовательская группа собрала 38 лабораторных исследований взаимодействий между бактериями и бактериофагами (вирусами, их заражающими). Эти исследования охватывали примерно 12 000 различных экспериментов по заражению за 20-летний период и включали сотни различных штаммов бактерий и фагов.

Каждое исследование было преобразовано в матрицу, где строки представляли типы бактерий, столбцы — штаммы фагов, а ячейки содержали 0 или 1, указывая на наличие инфекции для данной пары. Для анализа использовался строгий подход теории сетей.

Ключевые результаты

• Из 38 исследований 27 показали значительную вложенность.
• Вложенность измерялась степенью, в которой фаги, заражающие наибольшее число хозяев, также заражали бактерии, инфицируемые наименьшим числом фагов.
• Статистические тесты исключили влияние систематических ошибок.
• Учитывая широкий диапазон таксонов, сред обитания и методов выборки, повторяемость вложенного паттерна является яркой, хотя механизм, его порождающий, неочевиден.

Значение и перспективы

• Обнаружение этого общего паттерна может улучшить прогнозирование динамики микробных популяций и сборки сообществ, что влияет на здоровье человека и функционирование глобальных экосистем.
• Знание паттернов восприимчивости бактерий к вирусам может дать представление о стратегиях противомикробной терапии на основе вирусов.
• Исследователи рассмотрели три гипотезы для объяснения паттерна (основанные на биохимических, экологических и эволюционных принципах), но для определения причины его частого возникновения потребуются дополнительные эксперименты.
• Этот метаанализ продемонстрировал полезность сетевых методов для обнаружения новых паттернов взаимодействий.