Вирусы преодолевают огромные расстояния в почве, путешествуя на червях размером с маковое зернышко, известных как нематоды. Об этом сообщают исследователи в новой работе, опубликованной на сайте bioRxiv. Путь вируса может составлять всего несколько сантиметров, но «для человека это равносильно путешествию на тысячи миль», — говорит Джон Деннехи, вирусолог из Квинс-колледжа, не принимавший участия в работе.
«Дюна» микромира: вирусы путешествуют верхом на червячках-нематодах
Вирусы преодолевают огромные расстояния в почве, путешествуя на червях размером с маковое зернышко, известных как нематоды. Об этом сообщает международная команда ученых. Путь вируса верхом на нематоде может всего составлять несколько сантиметров, но это в миллион раз больше самого вируса.
Накормив нематод флуоресцирующими шариками, исследователи могли определить, что черви не могут поедать бактерий, содержащих вирусы. Lisa van Sluijs
Мы обычно сталкиваемся в респираторными вирусами, которые разлетаются в воздухе, например, при кашле на целые метры. Но как вирусы распространяются в почве? Оказалось, что они приклеиваются в червячкам-нематодам и путешествуют «верхом». Но и нематоды умеют приклеиваться, например, к мокрицам или слизням и увеличивают таким образом свою скорость. Так вирусы и путешествуют — верхом на всадниках.
Это открытие показывает, как особый класс вирусов, известных как фаги, распространяется в почве и заражает бактерии. Сами вирусы двигаться не могут. По словам Молли Мэтти, микробиолога из Портлендского университета, также не принимавшей участия в работе, открытие может привести к появлению новых способов защиты сельскохозяйственных культур и помочь исследователям в области биомедицины лучше понять болезни, передающиеся через почву.
Ранее Деннехи пришел к выводу, что, по крайней мере в искусственных условиях, почвенные фаги могут перебираться на нематод. В 2006 году его команда продемонстрировала, что при добавлении вирусов на одну сторону лабораторного блюда, они могли заразить бактерии на другой стороне. Но это происходит только в том случае, если в блюде есть нематоды. Деннехи пришел к выводу, что черви поедали бактерии, зараженные фагами, затем переползали на другую сторону блюда, выбрасывали фагов, и они дальше заражали бактерии. Но было неясно, происходит ли то же самое в реальном мире, а не в лаборатории.
Наездники нематод
Слева показаны схемы опытов a) компост и с) почва. В центре лабораторного блюда помещаются образцы с вирусами-фагами. Вокруг них стерилизованная почва (или компост), на краях — почта (или компост) с бактериями. На рисунках b) и d) видно, что если нет нематод, заражение бактерий вирусами не происходит, а если есть нематоды постепенно переносят вирусы к бактериям.
В новой работе Лиза ван Слюйс, нематолог из Вагенингенского университета, Нидерланды и ее коллеги 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, заражения не произошло. Но когда они добавили в смесь 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, отделяющее их от бактерий. Это расстояние, примерно в 1 миллион раз превышает их собственный размер.
Как и в эксперименте Деннехи, иногда фаги перемещались внутри нематоды, которая съедала зараженную бактерию. Но когда ученые добавили химическое вещество, которое не позволяет нематодам поедать бактерии, фаги просто приклеились к внешней стороне крошечного червя. (Ученые проверили действие химиката, скормив нематодам флуоресцирующие бусинки). Команда предполагает, что фаги или бактерии, зараженные фагом, каким-то образом прилипают к внешней поверхности червя, и нематоды переносят их к незараженным бактериям, когда пробираются сквозь почву или компост.
Наездники наездников
Мокрицы (изоподы) Platyarthrus hoffmannseggii. Их размер 2-5 мм
Молли Мэтти отмечает, что сами нематоды тоже не всегда путешествуют на своих «ногах», они прикрепляются к более крупным организмам, таким как слизни или мокрицы(изоподы). Это помогает вирусам преодолевать еще большие расстояния и делать это достаточно быстро.
По словам Ван Слюйса, влияние фагов на формирование не только микробных, но гораздо более крупных сообществ может быть более значительным, чем предполагалось. Мертвые бактерии являются ключевыми компонентами органического углерода, хранящегося в почве. «Заражение вирусами ускоряет гибель бактерий, — объясняет она, —- а такой "автостоп" увеличивает расстояние, которое могут преодолеть вирусы, и, следовательно, увеличивает скорость гибели бактерий».
Помимо это подвижность фагов влияет на способность бактерий убивать растения или вызывать болезни человека. Теперь ученые планируют приступить к созданию компьютерных моделей, которые позволят описать влияние фагов на большие экосистемы, в том числе включающие человека.