Wyjaśnienie interakcji między drobnoustrojami a fagami
Wirusy bakteryjne, zwane fagami, mają wpływ na wiele aspektów procesów drobnoustrojowych, w tym na dynamikę populacji, różnorodność i ewolucję swoich gospodarzy. Aby przeżyć i rozprzestrzeniać się, fagi przejmują procesy metaboliczne swoich gospodarzy, podczas gdy gospodarz uruchamia mechanizmy obronne, aby pokonać infekcję. Chociaż mają one kluczowe znaczenie dla różnorodności i ewolucji, fizjologiczne interakcje między gospodarzami a fagami w czasie infekcji pozostają w znacznym stopniu nieznane. W związku z powyższym, w ramach finansowanego ze środków UE projektu PIMCYV (Physiological interactions between marine cyanobacteria and their viruses) naukowcy wykorzystali sinice morskie jako system modelowy do badania cyjanofagów, którymi zostały zainfekowane. Korzystając z metody ewolucji eksperymentalnej, naukowcy wybrali sinice oporne na infekcję bakteriofagami z rodziny Podoviridae, typu T7. W wyniku sekwencjonowania całego genomu zidentyfikowali oni mutacje odpowiadające za oporność. Mutacje były zlokalizowane na pojedynczych hiperzmiennych wyspach genomowych, głównie w genach niekonserwatywnych przekazywanych horyzontalnie. W związku z tym, wirusy wykazywały mniejszą zdolność przyłączania się do zmutowanych sinic, najprawdopodobniej w wyniku zmienionych właściwości powierzchni komórki. Co ciekawe, mutacje te powodowały mniejsze tempo wzrostu bakterii lub nadwrażliwość na inne wirusy, co wiąże się tym samym z kosztem dostosowania dla gospodarza. Niemniej jednak, na przestrzeni czasu wiele szczepów opornych poprawiło tempo wzrostu i zawęziło zakres oporności. Badacze stwierdzili, że fagi rzadko wykazywały mutacje przeciwne, pozwalające im ponownie zainfekować uodpornionych gospodarzy. Wydawały się one utrzymywać długoterminową koegzystencję poprzez pasywną zmianę gospodarza. Podsumowując, wyniki badania PIMCYV wskazują, że fagi w sinicach pełnią funkcję presji selekcyjnej zwiększającej różnorodność genów powierzchni komórki. To z kolei wpływa na efektywną wielkość populacji gospodarza, która może zostać zainfekowana przez fagi, wynikiem czego jest dynamiczna sieć interakcji.
