Влияние иммунного прайминга насекомых на эволюцию патогенных бактерий

Исследователи из Мюнстерского университета впервые изучили, как противостояние бактерий с хозяевами, обладающими активированной врожденной иммунной системой, влияет на эволюцию бактериальной вирулентности.

Беспозвоночные, такие как насекомые, имеют только врожденную иммунную систему, но у них также существует форма иммунизации при контакте с патогенами — иммунный прайминг. До сих пор не было исследований о том, как встреча патогенов с такими хозяевами влияет на эволюцию их опасности (вирулентности).

Команда под руководством эволюционного биолога профессора Йоахима Куртца впервые исследовала этот вопрос с помощью экспериментальной эволюции насекомого патогена (Bacillus thuringiensis tenebrionis) в мучных хрущаках.

Ключевые результаты

• Вирулентность патогена через некоторое время эволюции значительно различалась между разными бактериальными линиями.
• Эта возросшая изменчивость может ускорять адаптацию патогенов к своим хозяевам.
• В среднем вирулентность (измеряемая по гибели жуков от инфекции) не изменилась, но её дисперсия значительно увеличилась за поколения, когда жуки предварительно контактировали с бактериальными веществами.
• Увеличение дисперсии может быть связано с повышенной активностью определенных компонентов эволюционировавшего бактериального генома (профагов и плазмид).

Методология и значение

Для экспериментальной эволюции часть жуков подвергали воздействию бактериальных веществ (иммунный прайминг), а другая часть была контрольной группой. После заражения бактерии из погибших жуков выделяли и снова использовали для инфицирования, повторяя цикл несколько раз.

«Наши выводы важны с медицинской точки зрения, если мы хотим предотвратить усиление опасности патогенов в ходе эволюционных процессов», — говорит ведущий автор доктор Ана Корша.

Иммунный прайминг имеет практическое значение, например, в аквакультуре, где массово разводят беспозвоночных (креветки), восприимчивых к болезням. Кроме того, изученная бактерия и её токсины давно используются для биологической борьбы с вредителями.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Pathogens.