Вирусы помогают бактериям получать витамин B12: механизм распределения ресурсов

Исследователи из Виргинии Тех обнаружили, что бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии, — способствуют распределению витамина B12 в микробных сообществах. Разрушая клетки-производители, вирусы высвобождают ценный нутриент, который становится доступен соседним микроорганизмам. Работа помогает понять механизмы питания в сложных экосистемах, включая кишечник человека, но пока не определяет точный вклад этого процесса в общее здоровье организма.

Витамин B12 (кобаламин) критически важен для синтеза ДНК и работы нервной системы. Однако производить его могут лишь немногие виды бактерий и архей; люди, животные и растения полностью зависят от внешних источников. Поскольку синтез витамина энергозатратен, клетки-производители обычно удерживают его внутри себя, что создает дефицит для зависимых соседей.

Механизм "вирусного" снабжения

В ходе исследования, опубликованного в The ISME Journal, ученые использовали контролируемые системы с двумя типами бактерий: одной, способной синтезировать B12, и другой, нуждающейся в нем для роста. Выяснилось, что пока клетка-производитель цела, зависимый микроб не растет — витамин оказывается заперт внутри.

Ситуация меняется при воздействии бактериофагов. В ходе литического цикла вирус захватывает управление клеткой, копирует себя и вызывает разрыв клеточной мембраны. Вместе с новыми вирионами в окружающую среду выбрасываются белки, сахара, ДНК и витамин B12. Чтобы исключить влияние других компонентов разрушенной клетки, авторы провели повторный эксперимент с модифицированным штаммом, который не вырабатывал B12. В этом случае даже после гибели бактерий соседние микробы не смогли расти, что подтвердило: именно кобаламин является ключевым ресурсом.

Биолог Андрей Ворошилов отмечает, что такая модель превращает вирусы в своего рода "микроскопических переработчиков", которые переводят ресурсы из закрытых хранилищ в открытый доступ для всей экосистемы.

Влияние на микробиом

При анализе бактерий, обитающих в пищеварительном тракте человека, ученые зафиксировали, что лизис клеток-производителей под действием фагов повышает общее разнообразие микробного сообщества. Примечательно, что простое добавление чистого витамина B12 в среду не давало такого же эффекта. Это позволяет предположить, что локальное и своевременное высвобождение нутриентов важнее, чем их общее количество.

Результаты исследования уточняют роль вирусов в природе: они не только уничтожают определенные виды бактерий, но и модулируют доступ к редким ресурсам. Главным ограничением работы остается ее проведение в лабораторных условиях; предстоит проверить, насколько значим этот механизм в реальных условиях живого организма по сравнению с другими способами обмена нутриентами.