Секретная битва внутри бактерий: Подслушивающие вирусы и их стратегии

В микроскопическом мире бактерий происходит сложная борьба между вирусами, известными как бактериофаги (или фаги), и бактериями, которые они стремятся заразить. В недавнем исследовании, проведенном учеными Принстонского университета, миру было представлено уникальное преимущество одного вируса: он может "подслушивать" общение между бактериальными клетками, прослушивая химический сигнал, известный как "У нас есть кворум!". Этот процесс, получивший название "кворум" (quorum sensing), позволяет бактериям общаться, когда их количество достигает критического уровня.

Стратегия вирусов в их стремлении к репликации имеет решающее значение для их выживания. Они могут либо оставаться скрытыми внутри хозяина, незаметно реплицируясь и не причиняя ему вреда, либо предпринять полномасштабную атаку, вырвавшись из клетки хозяина и стремясь заразить других. Последняя стратегия часто является самоубийственной, поскольку вирус уничтожает клетку, от которой зависит.

Полилизогения - это состояние, когда фаги могут заражать бактерию одновременно, мирно сосуществуя, в то время как клетка продолжает воспроизводиться. Это состояние взаимного гарантированного уничтожения, ожидающего спускового крючка, чтобы перейти в режим уничтожения. Таким спусковым крючком может стать ультрафиолетовое излучение в высокой дозе, химические вещества и даже некоторые лекарства.

Грейс Джонсон (Grace Johnson), научный сотрудник Принстонского университета, смогла наблюдать за отдельными бактериальными клетками, зараженными двумя фагами, с помощью визуализации высокого разрешения. Когда она активировала универсальный сигнал уничтожения, то увидела не явного победителя, а три субпопуляции бактерий, каждая из которых по-разному реагировала на фаги. Это открытие было неожиданным и захватывающим.

Команда искала способ активировать только один из двух фагов одновременно, и Джастин Силп нашел такой способ. Когда он воздействовал на клетки специфическим сигналом, реплицировался только целевой фаг. Этот неожиданный результат стал революционным и позволил понять, как происходит фаг-фаговая война в одной клетке.

"Я думаю, что никто даже не задавался вопросом о том, как фаг-фаговая война происходит в одной клетке, потому что не думал, что это возможно, пока Грейс Джей и Джастин не провели свой эксперимент", - говорит Бонни Басслер, биолог из Принстонского университета. "Бактерии очень крошечные. Трудно получить изображение даже отдельных бактерий, и очень, очень трудно получить изображение фаговых генов внутри бактерий. Мы говорим о том, что они меньше, чем маленькие".

Это открытие проливает свет на сложные стратегии вирусов и их способность манипулировать окружающей средой. В мире существует множество вирусов, способных отслеживать информацию о хозяине, и это открытие позволяет понять, как они действуют.