Бактерии из швейцарских альпийских озёр развили защиту от вирусов

Учёные из EPFL Laboratory for Environmental Virology под руководством Анны Карратала опубликовали в журнале Environmental Science & Technology исследование о необычных антивирусных свойствах бактерий из швейцарских альпийских озёр. Работа показывает, как экстремальные условия среды формируют у микроорганизмов сложные защитные механизмы.

Условия альпийских озёр и эволюционная гонка

Альпийские озёра подвергаются экстремальным воздействиям: низкие концентрации питательных веществ, низкие температуры, ледяной покров зимой и высокая ультрафиолетовая радиация летом. В этих суровых условиях микробная жизнь доминирует над животными и растениями, образуя крупные сообщества бактерий и вирусов, которые играют ключевую роль в экосистемах озёр.

Методология исследования

Исследователи собрали образцы воды из 24 альпийских озёр в регионе Валис. Из этих образцов они выделили 200 различных бактериальных штаммов и создали экспериментальные микробные сообщества. Затем эти сообщества подвергли воздействию трёх типов вирусов: эховируса 11, вируса гриппа A и вируса X картофеля. Эти вирусы значительно отличаются от вирусов, встречающихся в альпийских озёрах, и служили моделями для тестирования антивирусных свойств бактерий.

Неожиданные результаты

Бактерии из альпийских озёр показали устойчивость к бактериофагам — вирусам, которые заражают бактерии и используют их как хозяев для размножения. Более того, некоторые из этих бактерий смогли снизить способность совершенно других вирусов, не встречающихся естественным образом в альпийских озёрах, вызывать инфекции. Это указывает на более широкие антивирусные свойства, чем ожидалось.

Механизмы защиты

По словам Карратала, более ранние исследования показали, что бактерии могут «помнить» прошлые вирусные инфекции благодаря информации, хранящейся в их ДНК, что помогает им защищаться от будущих атак. Кроме того, производство ферментов может помочь нейтрализовать способность бактериофагов вызывать инфекции. Однако точные молекулярные механизмы, лежащие в основе антивирусных свойств бактерий из швейцарских Альп, остаются неизвестными.

Практическое применение в растениеводстве

Хотя применение в медицине может быть ещё далеко в будущем, исследователи уже наблюдают многообещающие результаты в борьбе с растительными вирусами, поражающими сельскохозяйственные культуры. В сотрудничестве с исследователем Olivier Schumpp из Agroscope команда продемонстрировала, что растения, заражённые вредоносным вирусом, перестали быть уязвимы после воздействия устойчивых к бактериофагам бактерий. Это открывает возможность использования альпийских бактерий для борьбы с вирусами в гидропонных системах, где культуры выращиваются без почвы с использованием минеральных питательных растворов в воде, например помидоры, выращиваемые коммерчески в теплицах.

Дальнейшие перспективы

Карратала остаётся осторожной в своих выводах: «Это многообещающее применение, выходящее за рамки лаборатории, но это всё ещё промежуточный этап перед реальным применением в гидропонной среде». В сотрудничестве с Summit Foundation учёные продолжат исследования для понимания роли микробного биоразнообразия в альпийских экосистемах. Исследователи также стремятся определить точные молекулярные механизмы, позволяющие бактериям из альпийских озёр снижать способность вирусов вызывать инфекции. По словам профессора EPFL Tamar Kohn, руководителя Лаборатории экологической вирусологии, в долгосрочной перспективе эти знания могут открыть новые возможности для разработки инновационных, биологически вдохновленных подходов к очистке воды и повышению её безопасности.

Это данные исследования, а не медицинский совет.