Самая распространенная бактерия Мирового океана оказалась резервуаром вирусов

Candidatus Pelagibacter ubique, он же SAR11 — возможно, наиболее распространенный живой организм на всей Земле: в Мировом океане так уж точно. Это альфа-протобактерия диаметром клетки порядка 0,1-0,2 микрометра, одно из самых крохотных на нашей планете самореплицирующихся существ.

Эти протобактерии добились невероятных успехов в борьбе за место под солнцем. Совокупная масса SAR11 превышает совокупную массу всех рыб, обитающих в океанах и морях планеты, а найти их можно буквально везде. Ученые предполагают, что главный залог процветания этих организмов — в их простоте. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, предлагает еще один возможный фактор успеха Candidatus Pelagibacter ubique — вирусы.

Изучение генома бактерий показало, что он содержит в себе вирусную ДНК, которая большую часть времени находится в покоящемся состоянии. «У многих бактерий есть вирусы, существующие в их геномах. Но в самых распространенных океанских организмах до сих пор ничего подобного не находили, — говорит ведущий автор исследования Роберт Моррис. — Мы подозреваем, что это <…> более распространено, чем мы думали, — просто этого никогда не замечали».

Ученые отбирают морскую воду для изучения уникальных протеобактерий / © University of Washington

Стратегия выживания вируса, живущего в клетках SAR11, отличается от стратегий других подобных «организмов». Он обосновывается в ДНК хозяина и размножается вместе с бактериями, но иногда может также высвобождаться, разрушая клетку: причины этого пока ученым не ясны.

Новое исследование показывает, что целых 3% популяции SAR11 могут иметь в своей ДНК вирус, склонный к лизису клетки-хозяина. Это более высокий процент, чем для большинства вирусов, живущих в геноме бактерий. Благодаря этому патоген высвобождает относительно большое количество вирионов, что способствует его выживанию.

Эксперименты по изучению утилизации серы бактериями показали интересную особенность: когда клетки Candidatus Pelagibacter ubique находятся в условиях недостатка питательных веществ, вирусы начинают гораздо активнее выходить из клеток, лизируя до 30% бактерий.

По мнению ученых, это помогает не только вирусам: благодаря тому, что в вирионы попадают и бактериальные гены, различные штаммы бактерий могут обмениваться генетическим материалом, улучшая свое разнообразие. Такой подход мог помочь SAR11 получить конкурентное преимущество над другими микроорганизмами и стать самой распространенной бактерией океана.