Исследование вирусных сообществ губок проливает свет на механизмы симбиоза

Губки — обширный тип животных, насчитывающий более 7500 видов в мировом океане. Их особенность — фильтрация воды для питания: некоторые виды пропускают через себя до 24 000 литров воды в сутки. Поскольку в морской воде в среднем содержится 10 миллионов вирусов на миллилитр, можно было ожидать, что виром (совокупность вирусных последовательностей) губок будет похож на виром окружающей воды.

Однако исследователи из Кильского университета и Центра океанических исследований GEOMAR показали, что губки обладают уникальным, специфичным виромом, который различается даже у особей одного вида. Некоторые бактериофаги (вирусы, атакующие бактерии) способны модулировать иммунную систему хозяина, защищая бактериальных симбионтов от переваривания. Это демонстрирует положительную роль бактериофагов во взаимодействии хозяина с бактериями. Результаты международного исследования опубликованы в журнале Cell Host & Microbe.

Неизведанный микрокосм

Учёные проанализировали виром четырёх видов губок из Средиземного моря, сравнивая особей и разные ткани. Оказалось, что каждая особь губки имеет уникальный виром, даже если живёт рядом с другой. Состав вирома определяется не окружающей средой, а внутренними факторами.

Большинство обнаруженных вирусов были неизвестны науке: выявлено почти 500 новых родов вирусов, возможно, существующих только в губках. Это показывает, что изучение вирусного разнообразия только начинается.

Трёхстороннее взаимодействие: хозяин, бактерии и фаги

Различия между виромами губок и воды заставили учёных искать специфические функции вирусов губок. В вирусных геномах были обнаружены гены, похожие на гены многоклеточных организмов, отвечающие за взаимодействие белков. Особый интерес вызвал ген, кодирующий белок ANKp.

Чтобы исследовать его роль, белок экспрессировали в бактерии Escherichia coli и изучили его влияние на макрофаги (клетки иммунной системы позвоночных). ANKp значительно снижал уничтожение E. coli макрофагами. Белок, по-видимому, позволяет бактериофагам взаимодействовать с животным хозяином, подавляя его иммунный ответ и защищая бактерий от переваривания. Учёные предполагают, что бактериофаги являются частью трёхстороннего взаимодействия хозяин–бактерии–бактериофаги, обеспечивая механизмы поддержания симбиоза.

Расширение концепции симбиоза?

Исследователи рассматривают эти результаты как важный вклад бактериофагов в симбиозы многоклеточных хозяев и их микробных партнёров. Бактериофаги могут быть ключевыми игроками во взаимодействии, включая человеческий организм, а вирусные белки вроде ANKp могут делать это взаимодействие возможным, помогая бактериям уклоняться от иммунной системы хозяина.

«Фундаментальная концепция симбиоза может быть понята как взаимодействие трёх сторон», — отмечают авторы. В будущем они планируют подтвердить функциональное участие бактериофагов в симбиозах хозяев и микробов.