Как зубру не спастись от целой стаи волков, как шершень не может противостоять жару наползших на него пчел, как мамонту не гарантировано выживание при нападении ватаги неандертальцев, так и бактериям угрожают отряды бактериофагов, способных медленно, но верно изнурить их и изничтожить.

Бактериофаги – это вирусы, похожие на миниатюрные шприцы. Они садятся на бактерию и впрыскивают в нее свой генетический материал. Бактерия может себя защитить от этой заразы: она сохраняет в своей ДНК образец вирусных последовательностей и в дальнейшем, если в клетку попадают схожие, запускает производство разрушительных ферментов-ножниц, которые найдут их и порешат. Эта система бактериального иммунитета носит название CRISPR-Cas (далее просто CRISPR). В последние годы о ней много говорят в связи с тем, что ученые научились ее использовать для редактирования геномов эукариот, включая людей, – то есть для задач, с бактериями не связанных. Меж тем бактерии пользуются CRISPR уже на протяжении миллиардов лет.

Правда, работает она не всегда. В 2012 году канадский микробиолог Джозеф Бонди-Деноми натравил фагов на несчастных синегнойных палочек – многие вирусы были уничтожены, однако некоторые неожиданно выжили и заразили бактерий. Бонди-Деноми с коллегами показали, что осуществить это фагам помогли белки, которые «склеили» ферменты-ножницы системы CRISPR и тем самым инактивировали их. Между фагами и бактериями идет своеобразная гонка вооружений: бактерии применяют против фагов CRISPR, а фаги отвечают им белками анти-CRISPR.

Вот только этот анти-CRISPR, по идее, не должен работать. На то, чтобы построить белки анти-CRISPR внутри бактерии по матрице впрыснутых вирусных генов, требуется время. А бактерия тем временем уже запустила в ход CRISPR, и «ножницы» начали кромсать фагову ДНК еще до того, как белки анти-CRISPR оказались готовы выводить их из строя. «Это все равно что бежать наперегонки со временем», – говорит Бонди-Деноми, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско (США).

Однако его аспирантка Адайр Боржес продемонстрировала, что слоупоки-фаги наперекор всем прогнозам могут эту гонку выиграть. Но только если их целая команда. Первый фаг, атакующий бактерию, беспощадно уничтожается ферментами системы CRISPR, прежде чем в работу включится анти-CRISPR. Тем не менее минимальная толика белков анти-CRISPR в клетке все же сформировалась – и в ней осталась. Эта убогая орда липких белочков лишь чуточку подавляет иммунитет бактерии. Следующий фаг точно так же будет ликвидирован, но и его мимолетное пребывание внутри бактерии не пройдет без следа – он оставляет в ней еще одну толику белков анти-CRISPR. И с каждым новым фагом число этих белков будет расти, пока не наступит переломный момент, когда CRISPR окажется не в состоянии с ними справиться. Вот тогда-то вирусы и овладеют многострадальной бактерией.

Схожий результат был независимо получен по другую сторону Атлантики научной группой под руководством Стинеке ван Хауте из Эксетерского университета (Великобритания). Британские специалисты выяснили, что успех фагов целиком и полностью зависит от их численности. Если их достаточно многочисленный отряд, то даже в случае провала заразительной миссии первыми из них последние непременно ее выполнят и бактерию одолеют. В общем-то именно благодаря первопроходцам-камикадзе миссия и оказывается в итоге успешной.

По мнению Джозефа Бонди-Деноми, есть в этом поведении вирусов нечто глубоко альтруистическое. Его можно уподобить тому, как животные жертвуют собой ради других, обычно родственных особей. Атакующие фаги тоже с большой долей вероятности генетически схожи, если не идентичны. Занимая в представлении биологов пограничное положение между живым и неживым, в данном случае вирусы проявляют себя как живое.

---

Текст: Виктор Ковылин. Научные статьи: Cell (Borges et al., 2018; Landsberger et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Вы пропускаете сквозь себя миллиарды вирусов ежедневно
Псевдомонашки взрывают себя в биопленке
Нейроны в мозге общаются… по-вирусячьи