В «матрешке» внутри мшанок обнаружили вирусоподобные «ежики»

Группа ученых из Австрии, России и США впервые обнаружила вирусоподобные частицы внутри бактерий, живущих в мшанках (Bryozoa) — колониальных беспозвоночных-фильтраторах, обитающих на дне морей и океанов. По мнению исследователей, эта биологическая «матрешка» может заметно влиять на жизненно важные функции хозяев. Результаты поддержанного грантом РНФ исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Микробиота помогает своему хозяину в очень многих процессах от переваривания пищи до защиты от инфекций. Мшанки — не исключение: внутри некоторых из них живут симбиотические бактерии, которые, например, делают их личинок «невкусными» для рыб. Однако чем этот симбиоз выгоден взрослому организму-хозяину, все еще остается для ученых загадкой.

В колониях мшанок Bugula neritina с восточного побережья США и у австралийских Paralicornia sinuosa исследователи из СПбГУ совместно с зарубежными коллегами обнаружили нечто, похожее на вирусные частицы: между бактериями у первых — микроскопические частицы, по форме напоминающие красные кровяные тельца, а внутри и между бактериями у вторых — частицы, похожие на крошечных морских ежей. Последние представляют собой сферы из тонких полых цилиндров, имеющих общий центр. Чтобы разобраться, что это за частицы и какую роль они играют в жизни мшанок, биологи обратились к коллегам из Института микробиологии имени С.Н. Виноградского ФИЦ биотехнологии РАН.

«"Ежики" из австралийского вида мшанок оказались очень похожи на описанные в 2014 году американскими учеными системы MACs (metamorphosis associated contractile structures), которые встречаются внутри морских бактерий Pseudoalteromonas luteoviolacea, образующих биопленки на поверхностях водных объектов. MACs — это особые структуры, имеющие общее происхождение с вирусами бактерий (бактериофагами). В сущности, МАСs — это батарея из сократимых фаговых хвостов, направленных во все стороны. Контакт с биопленками Pseudoalteromonas стимулирует начало метаморфоза у одного из видов морских многощетинковых червей Hydroides elegans: когда свободноплавающая личинка червя опускается на дно и касается биопленки, то находящиеся в ней "ежики" выстреливают и инъецируют в клетки личинки белок, который запускает каскадную реакцию, заставляя личинку превратиться в сидячую взрослую особь», — рассказал один из исследователей, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов ИНМИ РАН Андрей Летаров. При этом между двумя системами есть явные различия, отмечает ученый: внутри «американских» бактерий «ежики» огромные и неупорядоченные, а внутри бактерий австралийской мшанки частицы аккуратно структурированы в небольшие шарики. Однако в целом структуры очень похожи. Какую именно роль играют «ежики» в этой биологической системе, ученым только предстоит выяснить, но первые предположения уже есть.

«Мы знаем, что некоторые виды мшанок, в частности Bugula neritina, способны передавать бактерии своим личинкам. Вместе с бактериями в личинок попадают и вирусы, обеспечивая вертикальный перенос симбионтов от поколения к поколению хозяина. Однако не все бактерии "уходят" из материнского организма в личинки. Те, что остались, размножаясь в больших количествах и вырабатывая токсичные метаболиты, потенциально могут становиться угрозой для организма хозяина. Найденные нами вирусоподобные частицы разрушают эти оставшиеся бактерии, по-видимому, регулируя их количество в мшанке», — рассказал руководитель исследования, профессор кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ Андрей Островский.

Следующим шагом исследователей станет изучение молекулярных процессов, в которых могут участвовать обнаруженные частицы. В ближайшее время ученые планируют секвенировать геном содержащих частицы бактерий. Это поможет понять, какие белки вырабатывают «ежики» и как они влияют на другие части биологической «матрешки».