Бактерии научились использовать «одомашненные» древние вирусы как своеобразных курьеров для доставки генетических инструкций соседним клеткам. Такой механизм ускоряет распространение полезных для бактерии признаков — в том числе устойчивости к антибиотикам — и может существенно изменить понимание эволюции микромира. Об этом сообщает статья в журнале Nature Microbiology.
Вирусы, которые перестали быть врагами
Исследователи обнаружили частицы, которые были похожи на бактериофагов — естественных врагов бактерий. Однако эти частицы уже не вели себя как полноценные вирусы: они оказались «приручены» самими бактериями и находились под контролем клетки-хозяина. «Дрессированные» вирусы по команде прыгали через горящий обруч захватывали фрагменты бактериальной ДНК и переносили их к другим бактериям, действуя как разносчики генетической почты. Автлоры назвали их агентами переноса генов (gene transfer agents или GTA).
Этот процесс относится к так называемому горизонтальному переносу генов — форме обмена ДНК между организмами одного поколения. Благодаря ему бактерии могут быстро распространять полезные свойства, включая устойчивость к антибиотикам, метаболические способности, факторы выживания или вирулентности.
Что это значит для медицины
Подобный обмен генами, отданный на «аутсорсинг», позволяет микробам адаптироваться значительно быстрее, чем при обычной эволюции. Это помогает объяснить, почему устойчивость к антибиотикам иногда стремительно распространяется даже среди разных видов бактерий.
Ученые полагают, что такие вирусоподобные «курьеры» представляют собой промежуточную форму между вирусами и клеточными агентами передачи генов. Их изучение может помочь разработать новые способы контроля распространения устойчивости к антибиотикам или создать биотехнологические инструменты доставки генетического материала.
Вирусы давно используются как инструменты доставки генов: в генной терапии специально модифицированные вирусные векторы помогают переносить ДНК в клетки человека.
Бактерии уже миллиарды лет обмениваются генами горизонтально, что ускоряет их эволюцию и появление новых свойств быстрее, чем при классическом наследовании из поколения в поколение.
В геномах человека и других организмов сохранилось множество фрагментов древних вирусов, которые сегодня участвуют в регулировании активности генов и развитии клеток и даже защищают нас от смерти. Подробнее об этом — здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru