Бактерии эволюционируют по-разному в зависимости от состава своего сообщества
Исследование бактериальных сообществ в лужах показало, что бактерии эволюционируют и адаптируются по-разному в зависимости от состава сообщества, в котором они обитают.
Эти выводы важны для лучшего понимания того, как бактерии развивают устойчивость к антибиотикам, и для моделирования реакции полезных бактериальных сообществ на изменения окружающей среды и глобальное потепление.
Чтобы бороться с устойчивыми к антибиотикам бактериями, необходимо понимать не только сам патоген, но и всё микробное сообщество, в котором эти бактерии живут в организме человека.
Фундаментальное влияние на эволюцию
Бактериальные сообщества очень сложны, и учёным было трудно определить, что заставляет отдельные виды эволюционировать. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда из Имперского колледжа Лондона провела эксперименты, которые помогли разгадать часть этой загадки.
Они обнаружили, что один и тот же вид бактерий эволюционирует и адаптируется по-разному в зависимости от состава окружающего его сообщества.
«Наше исследование ясно показывает, что когда мы хотим понять, как виды адаптируются к новым условиям, локальное сообщество нельзя игнорировать», — говорит ведущий исследователь доктор Томас Шойерл.
Движущие силы эволюции
Вместо изучения изолированных видов или искусственных сообществ, в этом исследовании использовались естественные сообщества из луж у оснований буковых деревьев, содержащие в среднем 25–200 видов.
Учёные отследили 22 вида-мишени в восьми разных сообществах, частично изолировав их с помощью диализных мешков (чтобы исключить физический контакт, но сохранить химический обмен). Они определили ключевые факторы, влияющие на эволюцию:
- Разнообразие сообщества — в более разнообразном сообществе отдельный вид с меньшей вероятностью эволюционирует, так как многие экологические ниши уже заняты другими видами.
- Размер генома бактерий.
- Исходная приспособленность (скорость роста и деления в суровых условиях).
Ближе к реальности
«Сила нашего исследования в том, что мы позволили множеству факторов — как внутренних для бактерий, так и связанных с взаимодействием в сообществе — действовать параллельно в ситуации, очень близкой к естественной», — отмечает доктор Шойерл.
Этот подход более точно отражает реальные процессы, чем изучение изолированных штаммов, что особенно важно для исследований, например, антибиотикорезистентности.