Защита бобовых растений невольно ускоряет эволюцию патогенных бактерий

Естественная защитная реакция растений фасоли на бактериальную инфекцию может невольно способствовать эволюции более патогенных бактерий. К такому выводу пришло новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology.

Учёные из Имперского колледжа Лондона и Университета Западной Англии (UWE) исследовали бактериальный патоген Pseudomonas syringae, вызывающий угловатую пятнистость (галловый ожог) у бобовых растений. Симптомы включают коричневые пятна на листьях, окружённые жёлтым ореолом. Болезнь может привести к потере листьев, увяданию и гибели растений, нанося серьёзный ущерб фермерам по всему миру.

Исследование показало, что защитные действия растения против инфекции заставляют клетки P. syringae «обмениваться» фрагментами ДНК друг с другом — процесс, известный как генетическая трансформация. Этот процесс, происходящий в инфицированной растительной ткани, может ускорить эволюцию более вирулентных форм болезнетворных микробов.

Механизм «эволюционной помощи»

Когда фасоль инфицирована P. syringae, она защищается, посылая сигнал к гибели (апоптозу) растительных клеток, окружающих бактерии. Погибая, эти клетки высвобождают антимикробные соединения, токсичные для бактерий. Эта стрессовая среда не только ограничивает размножение бактерий, но, как выяснилось, также стимулирует клетки P. syringae вырезать и выбрасывать небольшие участки собственной ДНК, содержащие гены, связанные с патогенностью.

Эти геномные «островки» затем поглощаются и встраиваются в ДНК других бактерий внутри растения.

Значение исследования

Профессор Джон Мэнсфилд из Имперского колледжа Лондона поясняет: «Борясь с инфекцией и подвергая вторгшиеся бактерии стрессу, растения, по-видимому, невольно оказывают им большую услугу. Стимулируя бактерии к обмену фрагментами ДНК, растения фактически ускоряют их эволюцию. Для патогенных бактерий это означает, что механизмы, призванные их обезвредить, могут способствовать их дальнейшему выживанию».

Хотя точный механизм, связывающий гибель клеток растения с выбросом бактериальной ДНК, ещё не ясен, результаты имеют широкое значение для понимания взаимосвязи между патогеном, хозяином и эволюцией патогенов.

Соавтор исследования доктор Дон Арнольд (UWE) отмечает: «Хотя эта работа касается взаимодействий растений и бактерий, она имеет более широкое значение и может привести к лучшему пониманию того, как бактерии уклоняются от иммунной системы различных хозяев, включая человека».

Источник: Imperial College London