Вирусы, заражающие бактерии

Вирусы — самые многочисленные паразиты на Земле. Известные вирусы, такие как вирус гриппа, атакуют человека, а, например, вирус табачной мозаики поражает растения.

Более распространены, но менее изучены случаи заражения вирусами бактерий — бактериофаги, или фаги. Отчасти это связано со сложностью культивирования бактерий и вирусов, изолированных от их естественной среды, в процессе in vitro.

Исследователи из Калифорнийского технологического института, при поддержке Национального научного фонда, впервые применили оригинальный метод для изучения взаимодействий вируса и бактерии in vivo, то есть в нормальном состоянии организма. Результаты опубликованы в выпуске журнала Science от 1 июля.

В качестве тестового случая команда Роба Филлипса исследовала взаимодействие вирусов и бактерий в задней кишке термита. Используя новую микрофлюидную технологию, они смогли изолировать отдельные бактериальные клетки из задней кишки термита в камерах объемом шесть нанолитров на массиве из 765 таких камер.

Затем они определили, содержат ли камеры ДНК бактерий, ДНК вирусов или и то, и другое. В последнем случае исследователи статистически выяснили, был ли вирус специфически связан с хозяином — например, прикрепляясь к нему, вводя свою ДНК, интегрируясь в геном хозяина как профаг (вирусный геном, встроенный в ДНК бактерии), находясь на плазмиде или собирая новые вирусы внутри хозяина. Этот «снимок» позволил зафиксировать ассоциации вирусов и бактерий.

Часто наблюдалось соответствие «один вирус — одна бактерия». Однако в некоторых случаях хозяин был связан с вирусным геном, демонстрирующим значительное разнообразие, что может указывать на более древнюю инфекцию, более восприимчивого хозяина или фаг, реплицирующийся с меньшей точностью. Анализ бактерий и вирусов на основе их эволюционного развития показал, что горизонтальный перенос генов, если и происходит, то недостаточно быстро, чтобы сделать ассоциации хозяин-вирус случайными.

Это исследование не было исчерпывающим. В задней кишке термита может быть найдено много подобных ассоциаций. Дальнейшие изыскания могут привести к лучшему пониманию коэволюции вируса и его хозяина. Однако это была первая работа in vivo, которая открывает перед областью гораздо более широкие возможности, чем ранее доступные только с культивированием in vitro.