Древние бактерии под микроскопом
Каждый четвертый наш вдох обеспечивается цианобактериями, населяющими водоемы планеты. Считается, что предки этих микроскопических фотосинтезирующих организмов были первыми, кто начал выделять кислород в атмосферу. Их эволюция около 3 миллиардов лет назад, как полагают, сделала возможной всю аэробную жизнь на Земле.
Однако тот же процесс, который отвечает за четверть доступного кислорода планеты, превратил цианобактерии в одну из самых плохо контролируемых форм загрязнения воды. Повышение температуры и кислотности океанов привело к разрушительному цветению морских цианобактерий по всему миру, которое подавляет другие виды.
Несмотря на это, у исследователей до сих пор нет простого способа изучения цианобактерий с помощью генетического анализа. Чтобы преодолеть эти трудности, научная группа исследует вирус Syn5, который инфицирует один из видов цианобактерий.
«Бактериофаг дает возможность создать вектор для проведения генетических манипуляций в организме-хозяине», — объяснила Жаклин Пире, соавтор исследования в журнале Nature. Изменяя геном хозяина с помощью контролируемой вирусной инфекции, исследователи могут выяснить функции определенных генов, например, участвующих в улавливании световой энергии для фотосинтеза.
Но чтобы использовать бактериофаг, команде сначала нужно было понять его структуру и поведение, так как оставалось неясным, как вирус собирается и заражает хозяина.
Для своей докторской диссертации Десислава Райчева экспериментальным путем определила структуру Syn5. Она оказалась уникальной: у вируса есть «рог», выступающий из внешней оболочки. «Известно очень мало других вирусов с похожей структурой», — отметила она.
В 2009 году исследователи начали сотрудничать с коллегами из Медицинского колледжа Бейлора, которые разработали передовую методику микроскопии. Этот метод позволил почти в реальном времени и с высокой четкостью увидеть процесс сборки Syn5.
Работа является важным шагом к пониманию того, как цианофаги заражают хозяев и собираются внутри них. Эти знания будут критически важны для разработки методов как изучения, так и контроля цианобактерий.