Вирусы в глубоководных гидротермальных источниках взаимодействуют с широким кругом хозяев
Новое исследование, опубликованное в Nature Microbiology, показывает, что вирусы в глубоководных гидротермальных источниках взаимодействуют с гораздо более разнообразным набором микробных хозяев, чем считалось ранее. Это открытие может повлиять на понимание роли вирусов в экосистемах и на разработку вирусных терапий.
Ключевые выводы:
- У симбиотических бактерий и архей, обитающих в микробных матах, обнаружен общий иммунитет против одних и тех же вирусов, несмотря на их огромное филогенетическое расстояние.
- Это указывает на то, что взаимодействия вирусов с хозяевами в природной среде сложнее и разнообразнее, чем в лабораторных условиях, и не ограничиваются только инфекцией.
- Иммунитет может передаваться между симбиотическими партнерами, повышая общую устойчивость сообщества к вирусам.
Ход исследования:
Ученые во главе с Юнхой Хван и профессором Питером Гиргиусом из Гарвардского университета собрали образцы микробных матов из гидротермальных источников бассейна Гуаймас (Мексика). Эти маты состоят из миллиардов симбиотических бактерий и архей.
Для анализа использовались два современных метода:
- Анализ CRISPR-спейсеров в геномах микробов, которые кодируют иммунологическую память о прошлых встречах с вирусами.
- Метод Hi-C (high throughput chromosome conformation capture), позволяющий подтвердить физическое нахождение вирусной ДНК внутри клетки-хозяина.
Результаты:
Оба метода показали «поразительную закономерность»: вирусная ДНК взаимодействовала с геномами филогенетически далеких микробов (бактерий и архей), особенно тех, что находятся в симбиозе. Это означает, что симбиотические партнеры несут иммунологическую память против одних и тех же вирусов.
«Мы видели это внутри популяций бактерий, но не наблюдали среди столь отдаленных видов. Это яркое открытие, которое показывает, насколько взаимосвязана природная среда», — сказала Юнха Хван.
Предложенные модели:
Поскольку маловероятно, что один и тот же вирус может напрямую инфицировать и бактерии, и археи, исследователи предложили альтернативные объяснения:
- Один из симбиотических партнеров приобрел и сохранил иммунитет после неинфекционного контакта с вирусом.
- Иммунитет был горизонтально передан между симбиотическими партнерами.
Значение:
Исследование бросает вызов традиционному представлению о том, что вирусы взаимодействуют с узким кругом хозяев. Поливалентный характер взаимодействий «хозяин-вирус» в природных средах важен для развития биотехнологий, например, при использовании вирусов для терапии в естественных условиях, таких как кишечный микробиом.