Вирусы, похоже, преодолевают огромные расстояния в почве, путешествуя на нематодах размером с маковое зернышко, сообщают исследователи в препринте, опубликованном в этом месяце на сайте bioRxiv.
Их путь может составлять всего несколько сантиметров, но «для человека это равносильно путешествию на тысячи миль», - говорит Джон Деннехи, эколог-вирусолог из Квинс-колледжа, не принимавший участия в работе. Это открытие помогает прояснить как бактериофаги заражают удаленные бактерии, учитывая, что у них нет никаких средств передвижения. По словам Молли Мэтти, микробиолога из Портлендского университета, также не принимавшей участия в исследовании, открытие может привести к появлению новых способов защиты сельскохозяйственных культур и помочь исследователям в области биомедицины лучше понять заболевания, передающиеся через почву.
Ранее Деннехи пришел к выводу, что, по крайней мере в искусственных условиях, почвенные фаги могут прикрепляться к нематодам. В 2006 году его группа продемонстрировала, что при добавлении вирусов на одну сторону чашки Петри они могли заразить бактерии на другой стороне только в том случае, если там также присутствовали нематоды. Он пришел к выводу, что черви поедали бактерии, зараженных фагами, затем переползали на другую сторону чашки и избавлялись от фагов с экскрементами, после чего те могли заразить еще больше бактерий. Но было неясно, происходит ли то же самое в реальном мире. «Перемещение эксперимента за пределы лаборатории создавало огромные трудности», - вспоминает Деннехи. Поэтому он сдался.
Новая история началась почти 20 лет спустя, когда Лиза ван Слюйс, нематолог из Вагенингенского университета, объединилась с почвенным экологом Кайлом Мейсоном-Джонсом из Нидерландского института экологии. Исследователи повторили эксперимент Деннехи, но на этот раз заполнили контейнеры компостом или песчаной почвой. Когда ученые поместили в контейнеры инфицированные и неинфицированные бактерии на расстоянии 2 сантиметров друг от друга, ничего не произошло. Но когда они поместили туда обычных почвенных нематод Caenorhabditis elegans или C. remanei, фаги начали убивать бактерии уже через несколько дней. По словам Ван Слюйс, каким-то образом вирусы преодолели расстояние в 2 сантиметра, расстояние, примерно в 1 миллион раз превышающее их собственный размер. «Мы были очень взволнованы».
Как и в эксперименте Деннехи, иногда фаги перемещались внутри нематоды, которая съедала зараженную бактерию. Но, добавив химическое вещество, которое не позволяло нематодам поедать бактерии, исследователи также показали, что часто фаги просто приклеивались к внешней стороне крошечного червя. (Они проверили действие химиката, скормив нематодам флуоресцирующие частицы). Авторы предполагают, что фаги или, возможно, бактерии, зараженные фагами, каким-то образом прилипают к внешней поверхности червя и переносятся на незараженные бактерии, когда он продвигается по почве или компосту.
Это открытие - «очень важная часть головоломки» о том, как фаги находят своих хозяев, считает почвенный эколог Филипп Бавей. Забраться на спину нематоды может быть только началом их путешествия, полагает он и отмечает, что нематоды обычно прикрепляются к более крупным организмам, таким как слизни или ракообразные, называемые изоподами, что может помочь вирусам преодолевать еще большие расстояния. По его утверждению эта находка повышает важность изучения фагов в почвенной экологии. «Я никогда не задумывался о том, какое влияние фаги могут оказывать на [эти] сообщества».
По мнению Ван Слюйс это влияние может быть более значительным, чем многие думают. Мертвые бактерии являются ключевыми компонентами органического углерода, хранящегося в почве. «Заражение вирусами ускоряет гибель бактерий, - объясняет она, - а путешествие автостопом может увеличить расстояние, которое могут преодолеть вирусы, и, следовательно, степень уничтожения бактерий». Помимо изменения скорости гибели бактерий и накопления углерода, фаги и их подвижность могут влиять на способность бактерий убивать растения или вызывать заболевания человека, говорит Ван Слюйс. Теперь она надеется приступить к созданию компьютерных моделей, которые позволят выявить эти эффекты.
