Однако недавнее исследование динамики вируса-хозяина возле коралловых рифов, проведенное вирусологами SDSU, предполагает, что при определенных условиях вирусы могут изменить свою стратегию заражения. По мере того как количество потенциальных микробов-хозяев становится все более многочисленным, некоторые вирусы отказываются от быстрой репликации и вместо этого предпочитают мирно поселиться внутри своего хозяина, тем самым уменьшая количество вирусов. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature, исследователи называют эту альтернативную модель «совмещением победителя», и она может иметь последствия для фаговой медицины и устойчивости экосистемы перед лицом экологических нарушений, способствующих цветению микробов.Взрывы микробной популяции могут принимать разные формы — цветение водорослей в океане и озерах, грибковые поражения почвы и бактериальные инфекции у людей — вот лишь несколько примеров — и то, как вирусы реагируют на этот быстрый рост микробов, давно интересовало экологов.
Многие вирусы могут переключаться между быстрой репликацией и бездействующим сосуществованием. На протяжении десятилетий большинство исследователей полагали, что во время бума микробной популяции их вирусы пользуются возможностью размножаться, убивая многочисленных микробов-победителей.«Убить победителя, кажется, имеет смысл», — сказал Бен Ноулз, вирусный эколог из SDSU и ведущий автор исследования. «Логика, лежащая в основе этого, существует уже некоторое время. Рассуждения очень соблазнительны».
Ноулз вместе с другим ведущим автором исследования, докторантом SDSU Синтией Сильвейрой, и международной командой сотрудников, обладающих опытом в различных областях, от математики, физики и статистики до экологии и молекулярной биологии, решили проверить эту модель. Они собрали образцы морской воды, богатой микробами, возле коралловых рифов как в Тихом, так и в Атлантическом океанах. Затем, используя комбинацию микроскопических и геномных методов, они проанализировали эти образцы на предмет обилия и природы как микробов, так и вирусов, которые их заражают.В рамках модели «убей победителя» исследователи ожидали найти больше вирусов на микроб в образцах с высокой микробной плотностью и скоростью роста.
Однако Ноулз и его команда обнаружили прямо противоположное: по мере увеличения численности микробов соотношение вирусов к микробам значительно уменьшалось.Затем Ноулз и его команда провели эксперимент, в котором они инкубировали морскую воду из нетронутого кораллового рифа и из залива Мишн в Сан-Диего в течение нескольких дней, в течение которого они отслеживали численность вирусов и микробов. Результаты совпали с полевым отбором образцов, при этом количество вирусов оставалось относительно низким, даже когда популяции микробов процветали.
Почему вирусы не воспользовались растущей популяцией хозяев, заразив их и быстро размножившись? Почему не убили победителя? Изучая этот феномен, исследователи использовали метагеномный анализ, чтобы определить, проявляют ли вирусы в образце вирулентные, хищные черты или отличительные черты образа жизни без хищников.
Интересно то, что они обнаружили, что в образцах с большим количеством микробов вирусные сообщества становились менее вирулентными.Вместо того, чтобы размножаться и убивать свою быстрорастущую популяцию хозяев, все больше вирусов вместо этого интегрируются в своего хозяина. Вирусы размножаются медленнее, но они также избегают конкуренции с другими вирусами и необходимости действовать с помощью собственной иммунной защиты хозяина.
По словам исследователей, эта модель «совмещающий победитель» лучше объясняет динамику «хозяина вируса» в периоды быстрого роста микробов, чем устоявшаяся модель «убей победителя».«Когда у вас есть быстрорастущий хост, если вы вирус, вы больше выиграете от интеграции», — сказал Ноулз. «Это просто интеллектуальный паразитизм».Лучшее понимание этой динамики обещает улучшить здоровье человека.
Например, специально нацеленные фаги были предложены в качестве возможного лечения таких состояний, как муковисцидоз, который вызывается частыми бактериальными инфекциями легких. Это открытие также может помочь улучшить понимание морских экологов микробиологических сил, влияющих на здоровье коралловых рифов.