Бактерии могут «разделять и властвовать» для победы над врагами

Некоторые бактерии способны выделять токсины, провоцирующие соседние штаммы атаковать друг друга. Эта тактика может быть использована для борьбы с инфекциями.

Бактерии часто ведут «войну», выделяя токсины или другие молекулы, повреждающие или убивающие конкурирующие штаммы. Эта борьба за ресурсы происходит в большинстве бактериальных сообществ, например, в естественной микрофлоре кишечника или в инфекционных очагах.

Помимо производства токсинов, напрямую убивающих конкурентов, бактерии могут выделять токсины, действующие как «провокационные агенты». Эти провоцирующие токсины заставляют другие штаммы повышать уровень агрессии, усиливая их токсический ответ.

В новом исследовании, проведённом под руководством Имперского колледжа Лондона и Оксфордского университета и опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные использовали комбинацию экспериментов и математических моделей, чтобы изучить последствия бактериальной провокации.

Они обнаружили, что при использовании против одного конкурента провокация даёт обратный эффект: спровоцированный штамм наносит мощный токсический контрудар и вредит провокатору.

Однако при наличии трёх или более штаммов провокация заставляет конкурирующие штаммы усиливать агрессию и атаковать друг друга. Это может привести к взаимному уничтожению конкурентов, особенно если провоцирующий штамм защищён от их токсинов или устойчив к ним.

Старший автор работы доктор Деспойна Мавриду из Имперского колледжа Лондона отметила: «Это поведение сильно напоминает человеческую стратегию «разделяй и властвуй», описанную Никколо Макиавелли в его книге «Искусство войны», и показывает, что бактерии способны на очень сложные тактики ведения войны».

Исследователи предполагают, что эту стратегию можно использовать для манипулирования микробными сообществами. Ведущий автор доктор Диего Гонсалес из Университета Лозанны сказал: «Мы можем представить себе использование провокации в альтернативных антимикробных подходах. Например, воздействие на устоявшиеся бактериальные сообщества низкими дозами известных антимикробных средств может стимулировать войну и взаимное уничтожение различных штаммов».

Этот подход может быть особенно полезен для борьбы с устойчивыми биоплёнками — слоями бактерий, которые образуются, например, в промышленных водопроводных трубах и которые трудно удалить. Его также можно использовать для лечения некоторых бактериальных инфекций, если хорошо известен состав ответственного за инфекцию бактериального сообщества.

Доктор Мавриду добавила: «Провоцируя другие штаммы атаковать друг друга, токсин провокатора оказывается эффективнее, чем можно было бы ожидать, исходя из его реальной токсичности. Используя химические вещества, имитирующие токсины, мы потенциально можем манипулировать микробной агрессией в своих интересах».