Ценность сбора информации в войне фагов и бактерий

Фаги — вирусы, заражающие бактерии — готовы платить высокую цену в виде снижения скорости роста, чтобы получить информацию об окружающей среде, которая помогает им выбрать жизненный цикл. К такому выводу пришло исследование.

Ягал Меир и коллеги разработали модель системы бактерия-фаг, чтобы изучить, сколько вирусы должны быть готовы «инвестировать» для получения информации о локальной среде. Исследование опубликовано в журнале PNAS Nexus.

Умеренный фаг, попав внутрь бактерии, может выбрать один из двух жизненных циклов. При литическом цикле фаг превращает бактерию в фабрику по производству новых фагов, пока клетка не переполнится и бактерия не лопнет и не погибнет.

При лизогенном цикле фаг встраивает свою ДНК в геном бактерии. Эта стратегия полезна в ситуациях, когда поблизости мало возможностей для заражения — либо из-за малого количества бактерий, либо потому что все соседние бактерии уже заражены родственными фагами.

После встраивания ДНК фага в бактерию её потомство также будет нести ДНК фага и сможет производить фаги в будущем, когда появится больше незараженных целей. Знание о доступных возможностях заражения определяет, какой жизненный цикл приведёт к большему числу потомков фага в долгосрочной перспективе.

Некоторые фаги действительно имеют средства для определения обилия бактерий поблизости, а также количества событий заражения фагами — но эти способности требуют наличия генов, которые обходятся фагу определённой «ценой». Авторы теоретически исследуют «цену» (в виде снижения скорости роста лизогена или количества фагов, высвобождаемых при лизе), которую фаг должен быть готов заплатить для получения информации об окружающей среде.

Согласно авторам, лизогенный фаг, понёсший 50%-ное снижение скорости роста для доступа к информации об окружающей среде, всё равно будет иметь преимущество перед фагом, который не определяет обилие соседних фагов или бактерий.