Животные крадут защиту у бактерий: Гены микробных токсинов перешли к клещам и другим животным

Бактерии обладают сложным арсеналом для конкуренции друг с другом. В 2010 году группа под руководством профессора Джозефа Мугуса из Университета Вашингтона обнаружила систему оружия в этой войне: бактерии вводят смертельные токсины в клетки соперников.

Теперь, в неожиданном повороте, Мугус и коллеги выяснили, что многие животные позаимствовали эту тактику из бактериального арсенала. Они крадут эти токсины для борьбы с нежелательными микробами. Результаты исследования будут опубликованы 24 ноября в журнале Nature.

Гены животных-токсинов были обнаружены случайно, когда группа Мугуса совместно с эволюционным биологом Хармитом Маликом из Центра исследования рака Фреда Хатчинсона искала новые бактериальные токсины.

"Когда мы начали изучать геномные базы данных, мы с удивлением обнаружили, что гены токсинов, которые, как мы думали, есть только у бактерий, присутствуют и у нескольких животных", — пояснил соавтор Мэтт Доэрти. — "Мы сразу начали задаваться вопросом, почему они там".

Анализ показал, что эти гены перешли от бактерий к животным в процессе горизонтального переноса генов. Хотя такие события обычны между микробами, очень мало генов, как сообщалось, перепрыгнули от бактерий к более сложным организмам.

Организмы, несущие бактериальные токсины, были невероятно разнообразны и включали несколько видов клещей. Учёные сразу признали потенциальную медицинскую важность токсина у одного организма в частности — оленьего клеща, печально известного своей способностью переносить болезнь Лайма.

"Мы были взволнованы, увидев это у оленьего клеща, учитывая растущую распространенность болезни Лайма в Северной Америке. Болезнь Лайма вызывается бактерией, поэтому мы предположили, что перенесённый антибактериальный токсин может влиять на взаимодействие клеща с возбудителем Лайма", — сказала соавтор Симай Чоу.

Клещи переносят патогены в своих кишечниках и передают их через слюну при питании. Токсин был в изобилии в обоих этих местах у клеща. Исследователи наблюдали, что когда они использовали генетические стратегии для снижения выработки токсина у клещей, уровень патогена болезни Лайма значительно повышался.

"Сейчас мы продолжаем эти исследования, изучая, как эти токсины влияют на передачу болезни Лайма", — сказала Чоу.

Как функционируют токсины в организмах, отличных от клещей, ещё предстоит изучить. Исследователи теперь рассматривают возможность того, что другие бактериальные токсины были перепрофилированы животными для антибактериальной защиты.

"Учитывая скорость, с которой мы открываем новые токсины, меня нисколько не удивит, если мы найдём ещё те, что были перенесены горизонтально", — отметил Мугус.