Плазмиды бактерий легко захватывают новые гены и распространяют их между видами

Новое исследование Университета Шеффилда показало, что бактериальные плазмиды легко захватывают новые гены и распространяют их на новые виды. Это вызывает растущую обеспокоенность в связи с переносом устойчивости к антибиотикам между видами бактерий.

Плазмиды — это кольцевые молекулы ДНК, способные копироваться между соседними бактериями. Они могут быть полезны для бактерий, когда несут полезные гены, но если переносимые гены не полезны, плазмиды часто становятся обузой, действуя как паразиты при распространении.

Учёные обнаружили, что плазмиды могут быть наиболее эффективны в распространении генов между видами, когда ведут себя как паразиты, а не когда они полезны.

В исследовании, опубликованном в Nature Ecology and Evolution, команда создала бактериальные популяции в почвенных «микрокосмах» — небольших объёмах почвы, засеянных бактериями с плазмидой, полезной в присутствии ртути.

Добавляя небольшие количества ртути, исследователи контролировали, является ли плазмида полезной или паразитической. Бактериям и плазмидам позволили эволюционировать в этих условиях в течение сотен поколений, после чего секвенировали их геномы.

Доктор Джейми Холл: «Результаты секвенирования нас очень удивили. В нескольких популяциях плазмида захватила гены одного вида и распространила их на другой. Мы знали, что такое возможно, но не ожидали увидеть это в таком масштабе. Самое интересное, что плазмида лучше всего захватывала гены и переносила их между видами, когда вела себя как паразит».

«Если плазмида полезна, бактерии, как правило, наследуют её от родителя. Но если плазмида бесполезна, бактерии с большей вероятностью подхватывают её от соседей — и, следовательно, также более склонны захватывать и другие гены соседей».

Бактериальная эволюция, особенно устойчивость к антибиотикам, представляет собой растущую угрозу для общественного здоровья. Поскольку плазмиды также могут захватывать и переносить гены устойчивости к антибиотикам, результаты этого исследования указывают на потенциальную опасность в таких местах, как больничная канализация и очистные сооружения, которые могут предоставлять возможности для переноса генов между видами.

Доктор Холл: «Наше исследование показывает, что бактерии могут эволюционировать быстро, особенно захватывая гены у соседей, и плазмиды могут играть в этом процессе важную роль. Понимание условий, благоприятствующих распространению плазмид, — важная часть этой головоломки».