За завітами Сунь-цзи: бактерії застосовують підступну тактику проти вірусів-мисливців

У мікроскопічному світі бактерії перебувають у постійному протистоянні з "хижими" вірусами, що змушує їх брати участь у гонці озброєнь, що триває мільйони років. При цьому деякі методи захисту та нападу навіть чимось нагадують людську тактику.

Вчені помітили у поведінці кишкової палички (E. coli) здатність використовувати "ворожу зброю", щоб залишити вірус ні з чим. Дослідження оприлюднено у журналі Science

Згідно з китайськими легендами військовий стратег Чжуге Лян, він же Кунмін понад 1800 років тому зіткнувся з тим, що в його війська перед важливою битвою закінчилися стріли. Виявивши геній кмітливості, він під покровом ночі відправив по річці порожні човни із солом’яними мішенями. Коли ворожа армія випустила по них тисячі стріл, солдатам Кунміна залишилося лише повернути човни та зібрати трофейну амуніцію для битви.

Саме на його честь було названо нещодавно відкритий механізм імунної реакції бактерій кишкової палички, який включається, коли вірус-бактеріофаг намагається її заразити.

"Ми виявили новий противірусний сигнальний шлях у бактерій, який, за іронією долі, покладається на вірусний фермент для вироблення сигналу тривоги, що запускає захист. Так само як історичний Кунмін, який використовував виробництво стріл ворога проти нього самого", — пояснив один з авторів дослідження Рафаель Пінілья-Редондо.

Віруси не розмножуються як живі істоти. Натомість вони проникають усередину клітини та "перепрограмовують" її таким чином, щоб вона займалася виробництвом нових вірусів. При цьому інфікована клітина продовжує працювати доти, доки не виробить весь свій ресурс і не помре.

Щоб проникнути всередину, вірус використовує спеціальні білки, які допомагають примушувати клітину швидко розпочати виробництво "будівельних блоків". Проте захист Кунмін захоплює цей білок і створює з його частин молекулу імунного сигналу.

Звичайно, далі епічної битви не відбувається, а замість того бактерія за допомогою отриманої молекули запускає механізм самогубства. Звичайно, це може здатися дещо драматичним, проте для бактерії важливо померти до того, як вірус зможе її перепрограмувати. Таким чином її жертва дозволяє зупинити поширення інфекції та ураження решти колонії. Вчені навіть порівнюють це з підривом моста під час наступу ворога.

Втім, за мільйони років перегонів озброєнь віруси теж удосконалювали свої методи атаки. Деякі їх навчилися синтезувати ферменти, які руйнують прекурсори до створення молекули імунного сигналу. Тим самим, вони начебто придумали як "усувати вартових" до того, як ті піднімуть тривогу.

Неймовірно, що це все відбувається на молекулярному рівні, без усвідомлення своїх дій і з використанням лише складних хімічних реакцій. Втім, навіть так вчені бачать у цьому механізмі величезний потенціал.

Наприклад, це може прокласти шлях до нових форм використання бактеріофагів для боротьби з бактеріальними хворобами — фагової терапії. Адже якщо людство докладе руку до розробки ефективніших способів обходу імунних реакцій, то ці мікроскопічні біороботи-вбивці зможуть успішно вражати навіть стійкі до антибіотиків бактерії.

"Зрозумівши механізми захисту на кшталт Кунмін, і прийоми, які бактеріофаги використовують для їхнього обходу, ми зможемо краще розробляти стратегії фагової терапії та підвищувати їхню клінічну успішність", — кажуть автори дослідження.

Як повідомлялося раніше, марсохід Curiosity знайшов на Марсі найдовші молекули на основі вуглецю, які будь-коли виявляли на цій планеті. На Землі такі часто є частиною живих організмів.