Фаги эволюционировали для борьбы с различными бактериями и играют важнейшую роль в микробной экологии.
Недавно ученые, изучающие сложные взаимодействия микробов в микробиоме полости рта, обнаружили третьего игрока, влияющего на гонку вооружений между фагами и бактериями, - ультрамалых бактериальных паразитов Saccharibacteria или TM7. Saccharibacteria являются облигатными эпибионтами, живущими на поверхности бактерий-хозяев, и сильно коррелируют с дисбиотическими микробиомами при пародонтите и других воспалительных заболеваниях, что позволяет предположить, что они являются предполагаемыми патогенами.
В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые обнаружили, что наноразмерный эпибиотический паразит TM7x помогает бактерии-хозяину (штамм Schaalia odontolytica под названием XH001) достичь резистентности к литическим фагам. "Фаг атакует и убивает свою бактерию-жертву XH001. Однако когда на XH001 паразитирует TM7x, она становится устойчивой к фаговой инфекции", - рассказал ведущий исследователь Сюэсон Хе. "Здесь есть три члена микробиома полости рта: хозяин, паразит и хищник. В то время как паразит может использовать бактерии хозяина в своих интересах, он помогает хозяину защититься от хищника. Это очень интригующее взаимодействие в микробиоме человека, и оно впервые задокументировано."
Большинство известных механизмов устойчивости к фагам связано с мутациями рецепторов фагов на поверхностных структурах бактерий. Фаги также развили контрзащитные генетические изменения, чтобы адаптироваться к этим барьерам. Паразит, напротив, вызывает физиологические изменения в бактерии-хозяине, которые меняют экспрессию генов, но не генетический состав бактерии. Это изменение заставляет ген экспрессироваться по-другому, изменяя поверхностные структуры бактерии, что препятствует прикреплению фагов.
In viro TM7x создает проблемы для бактерии-хозяина, вызывая у нее стресс и снижая рост. Однако когда организмы оказываются в ротовой полости, которая представляет собой сложную микробную экосистему, паразит становится полезным. В этом контексте TM7x помогает фагам и бактериям сосуществовать: бактерии без TM7x остаются доступными для фагов, а бактерии с паразитом противостоят фагам. Эти бактерии могут продолжать воспроизводить запасы для потребления фагами, одновременно защищая себя от литического фага путем формирования симбиотических отношений с TM7x. Опосредованное TM7 снижение патогенности бактерий-хозяев проявляется для нескольких пар TM7/бактерии-хозяева, что позволяет предположить, что, в отличие от предполагаемой патогенной роли, TM7 могут защищать млекопитающих-хозяев от воспалительного повреждения, индуцированного бактериями-хозяевами.
Это новое понимание микробиома полости рта показывает, что окружающая среда очень динамична. При изменении окружающей среды могут меняться и взаимоотношения между микроорганизмами. "С точки зрения экологии полости рта, - говорит Хе, - нет такого понятия, как плохая бактерия или плохой микроб. Они просто пытаются выжить. Хорошо это или плохо - зависит от контекста".
