Бактерии-двойники: от симбионта до убийцы по воле случая

В кишечнике червей-нематод обитают, казалось бы, безобидные бактерии, способствующие выживанию хозяина. Однако по своеобразному «переключателю» эти же микробы превращаются из безвредных обитателей в смертельный инсектицид.

В новом выпуске журнала Science исследователи из Университета штата Мичиган представили работу, раскрывающую, как бактерия переключает участок ДНК, чтобы превратиться из добропорядочного члена сообщества микробиома кишечника в убийцу в гемолимфе насекомых.

Тодд Сич, доцент кафедры микробиологии и молекулярной генетики, отмечает, что такие варианты поведения иногда возникают случайно, приводя к радикально разным свойствам — от летальности для хозяина до состояния взаимной гармонии. Хотя кишечник человека сложнее и подобные взаимодействия обнаружить труднее, это открытие, безусловно, даёт новое понимание, которое может привести к прорывам в медицине.

«Кишечник животных похож на наш — он тоже кишит микробами, — сказал Сич, работавший с коллегами из Гарвардской медицинской школы. — Эти бактерии и другие микроорганизмы ведут себя иначе внутри своих хозяев, чем в изоляции в лаборатории, и мы только начинаем понимать, как устанавливаются эти союзы с микробами, как они функционируют и эволюционируют».

Речь идёт о бактериях Photorhabdus luminescens — биолюминесцентных патогенах насекомых. В состоянии мутуализма они живут в кишечнике червей, медленно растут и выполняют функции, способствующие выживанию нематод, даже влияя на репродукцию.

По мере роста червей бактерии проявляют свою тёмную сторону. Они переключают участок ДНК, вооружаются, начиная быстро расти и производить смертельные токсины. Когда нематоды заражают насекомых, они выпускают свой бактериальный инсектицид.

«Это как если бы блохи объединились с чумой», — говорит Сич.

Главный вопрос остаётся: что вызывает эту драматическую трансформацию?

«Если мы поймём, почему ДНК включает и выключается, вызывая переключение между Джекиллом и Хайдом, мы сможем лучше понять, как бактерии входят в стадии покоя и устойчивости к антибиотикам — процессы, критически важные для лечения хронических инфекций», — заключил Сич.