Как безвредные кишечные бактерии "становятся плохими"
Международная группа ученых определила, как безвредные E. coli у кур могут легко получить гены, необходимые для того, чтобы вызвать опасную для жизни инфекцию.
Их исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предупреждает, что такие инфекции не только поражают птицеводческую промышленность, но и потенциально могут инфицировать людей.
Птичий патогенный E.coli (APEC) является наиболее распространенной инфекцией у цыплят, выращиваемых на мясо или яйца. Она может привести к потере 20% куриного поголовья и вызывает многомиллионные потери в птицеводстве. Проблема усугубляется повышением резистентности к антибиотикам и риском возникновения заболеваний у людей.
Группа ученых провела секвенирование и полногеномный анализ E. coli, выявленных у здоровых и инфицированных цыплят, выращенных на коммерческих птицефабриках чтобы лучше понять, почему и как эти обычно безобидные бактерии могут превратиться в смертельно опасных. Они обнаружили, что не существует единого гена, ответственного за превращение безвредной бактерии в патогенную, но он может быть вызван несколькими комбинациями различных групп генов. Результаты показывают, что все бактерии в курином кишечнике имеют потенциал, чтобы получить гены, необходимые для превращения в опасную инфекцию, через процесс, называемый горизонтальным перенос генов.
Горизонтальный перенос генов позволяет бактериям получать новый генетический материал от других бактерий, находящихся поблизости. Это может произойти путем забора молекул ДНК от мертвых бактерий; путем обмена нитями ДНК с помощью "бактериального секса" или путем инфицирования вирусами, которые передают ДНК от одной бактерии к другой.
Руководитель исследования Сэм Шеппард говорит: "Раньше мы считали, что кишечная палочка становится патогенной в результате получения специфических генов от других бактерий, часто упакованных в мобильные элементы, называемые плазмидами. Но наше исследование сравнило геномы вызывающих заболевания и безвредных E. coli у цыплят и обнаружило, что они могут "испортиться", просто забирая гены из окружающей среды. "Бактерии постоянно делают это в кишечнике кур, но в большинстве случаев "подобранные" гены вредны для бактерий, поэтому они становятся эволюционным тупиком. Тем не менее, в мире насчитывается 26 миллиардов кур, что составляет около 70 процентов всей биомассы птиц на Земле. Это увеличивает вероятность того, что бактерии улавливают гены, которые могут помочь им выжить, стать патогенными и инфицировать людей."
Авторы исследования подчеркивают необходимость мониторинга штаммов, которые с наибольшей вероятностью могут стать патогенными.
"Мы с удивлением обнаружили, что это не просто один штамм, который вызывает APEC, но любой штамм потенциально может приобрести "чудовищную комбинацию" генов, необходимых для того, чтобы стать опасным".
Штаммы, способные превращаться в патогенные, могут быть идентифицированы с помощью метода, аналогичного тому, который используется для обнаружения разновидностей штаммов КОВИД-19. После секвенирования всего генома можно использовать быстрые тесты ПЦР для исследования конкретных генов, которые могут привести к инфекции APEC.
"Мы выявили около 20 генов, характерных для патогенных штаммов, и если мы сможем обнаружить эти ключевые гены в поголовье птиц, это поможет фермерам принять меры до того, как эти особи вызовут проблему", - отметил Шеппард.
