Вирусы могут путешествовать на бактериях

Исследовательская группа UFZ изучила взаимодействие грибов и бактерий в транспортировке вирусов в почвенной экосистеме. Учёные показали новый механизм переноса вирусов с помощью бактериальных "челноков", перемещающихся по гифам грибов. Бактерии получают выгоду, беря вирусы с собой при завоевании новых местообитаний.

В одном грамме почвы может содержаться до 1 миллиарда вирусов. Грибы образуют гифы — длинные тонкие нити, создающие разветвлённую сеть в почве, которая может преодолевать сухие и бедные питательными веществами зоны.

Исследователи обнаружили, что бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) также используют эту "грибную магистраль". Они не перемещаются самостоятельно, а "путешествуют автостопом" на поверхности бактерий, прикрепляясь к ним благодаря физическим силам — подобно тому, как мидии прилипают к корпусу корабля.

Фаги могут внедрять свой генетический материал только в соответствующие бактерии-хозяева по принципу "замка и ключа". Заражённая бактерия перепрограммируется на производство новых фагов, после чего её клетка разрушается, высвобождая следующее поколение вирусов.

Эксперименты показали, что почвенные бактерии с прикреплёнными фагами распространялись на новом месте гораздо лучше, чем бактерии без этого "вирусного багажа".

Для исследований учёные создали в лаборатории модель микровторжения:

• Зона A: содержала бактерии-челноки и фаги, безвредные для этого вида бактерий.
• Зона B: была заселена бактериями-хозяевами, специфичными для этих фагов.
• Зоны соединялись только грибными гифами.

Результат был однозначным: дуэт "бактерия-фаг" имел явное преимущество при вторжении в Зону B. Бактерии-челноки получали выгоду от силы фагов, которые эффективно уничтожали бактерий-хозяев, устраняя пищевую конкуренцию для вторгающихся бактерий.

Исследователи интерпретировали свои данные с помощью модели MAFIA (MAecological Framework of Invasive Aliens) из инвазионной экологии. На микроуровне они обнаружили те же паттерны вторжения, что и в макроэкологических системах.

Это первое исследование, показывающее, что вирусы активно транспортируются в насыщенных водой экосистемах, таких как почва. Фаги могут оказывать значительное влияние на круговорот питательных веществ и углерода, что важно для понимания роста растений, разложения загрязнителей и обеспечения питьевой водой.