Обнаружен микробный «недостающий элемент» после того, как мужчина насадил руку на ветку дерева

Два года назад 71-летний житель Индианы Томас Фриц насадил руку на ветку срубленной им мёртвой яблони. Рана вызвала инфекцию, которая привела учёных к открытию новой бактерии и помогла решить загадку о том, как бактерии стали жить внутри насекомых.

Лаборатория, получившая образец из инфицированной раны, не смогла идентифицировать изолированный микроорганизм. Его отправили в ARUP Laboratories. Генетическое секвенирование показало, что бактерия, названная человеческим Sodalis или HS, родственна роду бактерий Sodalis, которые живут симбиотически в кишечнике насекомых.

Исследование, опубликованное в журнале PLOS Genetics, сравнило HS с геномами штамма Sodalis glossinidius из мух цеце и другой Sodalis-подобной бактерии из долгоносика. По сравнению с HS, у этих двух видов бактерий утрачено или деактивировано около половины их генов.

Недостающее звено

Открытие предоставляет «недостающее звено» в понимании того, как возникают полезные взаимоотношения насекомых и бактерий. Результаты поддерживают теорию, что насекомые заражаются патогенными бактериями из окружающей среды (растений или животных), а затем бактерии эволюционируют, становясь менее вирулентными и начиная приносить пользу насекомому. Бактерии передаются не между насекомыми, а от материнских особей к их потомству.

Симбиотические бактерии известны тем, что имеют самые маленькие геномы среди клеточных организмов, так как теряют гены, необходимые для выживания вне насекомого. Однако у HS относительно большой геном, и он близкородственен Sodalis-подобным бактериям с меньшими геномами. Это означает, что все Sodalis-подобные бактерии произошли от бактерии, подобной HS.

Возможность блокировать болезни, переносимые насекомыми

Исследователи полагают, что открытие может иметь важные последствия. Поскольку HS хорошо растёт в лаборатории, его можно генетически модифицировать и внедрить в насекомых для борьбы с болезнями.

• В мухах цеце модифицированный HS мог бы убивать простейших паразитов, вызывающих сонную болезнь у людей и животных в Африке.
• У тлей замена их обычных симбиотических бактерий на модифицированный штамм HS могла бы препятствовать передаче вирусов растениям (соя, люцерна, свёкла, бобы, арахис).

Учёные предполагают, что, помимо HS, в окружающей среде, вероятно, существует множество других неоткрытых бактерий, способных формировать симбиотические отношения с насекомыми. Новые виды и штаммы часто обнаруживаются только тогда, когда они заражают людей.