Вольбахия бактерия паразит у человека
Обновлено: 26.04.2024
В статье авторского коллектива (двадцать имен) говорится об обнаружении генов бактерии вольбахии (Wolbachia) в геномах насекомых и круглых червей. Чтобы оценить открытие, необходимо обсудить особенности этой бактерии - эндосимбионта и внутриклеточного паразита многих видов беспозвоночных. Посмотрим, что было известно о вольбахиях до настоящего времени.
Итак, вольбахия живет в цитоплазме клеток своих хозяев: насекомых, круглых червей, ракообразных и других беспозвоночных. Иногда клетки насекомых просто нашпигованы этими паразитами! Воздействие вольбахии на ее хозяев может быть весьма разнообразным - иногда она не вредит им, но по большей части наносит серьезный ущерб. Например, типичное проявление активности бактерии - гибель яиц ее хозяев, содержащих эмбрионы мужского пола (так называемый андроцид, убийство мужчин). Как ни парадоксально, хозяева при этом не вымирают. Во-первых, репродуктивный потенциал популяции зависит от количества самок, а не самцов. Считанные особи мужского пола могут оплодотворить множество женских особей. Во-вторых, вольбахия может заботиться о воспроизводстве зараженных самок, придавая им способность к партеногенезу - девственному размножению.
Ущемляя самцов, вольбахия вроде бы помогает самкам. Зараженные этой бактерией насекомые могут увеличивать продолжительность своей жизни вдвое и существенно поднимать свою плодовитость! Вроде бы того же уровня жизнеспособности могут достигать и свободные от этих бактерий особи, но в любом случае удаление вольбахии наносит "подсевшим" на нее линиям хозяев ущерб.
Почему вольбахия борется с самцами? Потомство зараженных самок будет зараженным, так как вольбахии смогут перейти в яйцеклетки. А сперматозоиды для этих бактерий слишком малы. Самцы "не нужны" паразиту, вот он их и убивает. Но это не единственная стратегия вольбахии. Для некоторых хозяев (например, мокриц, наземных ракообразных) показано, что бактерии могут сохранять самцов живыми, просто превращая их в самок, несмотря на мужской хромосомный набор. Потомство превращенных самцов будет таким же - самками с генами самцов, образующими партеногенетический клон, зараженный вольбахиями. В эксперименте удавалось превратить таких мокриц в нормальных самцов, обработав их антибиотиком и избавив от внутриклеточных паразитов.
Еще одно из решений, используемых вольбахией для интенсификации своей передачи, - управление плодовитостью зараженных самцов. Их сперматозоиды теряют способность к оплодотворению яйцеклеток незараженных или зараженных иными клонами вольбахии самок (нечего тем размножаться), но отлично взаимодействуют с яйцами, несущими ту же заразу! Короче говоря, основное предположение исследователей этого явления, названного цитоплазматической несовместимостью, сводится к тому, что вольбахия создает в сперматозоидах некий контролируемый дефект, который может быть исправлен работой бактерий, находящихся в яйцеклетке. Какова стратегия! Вспомните фантастические фильмы и книги - смогла ли человеческая фантазия придумать что-то подобное?
Одним из следствий изощренности стратегий вольбахии стало так называемое инфекционное видообразование - разделение вида хозяев этой бактерии на множество генетически изолированных партеногенетических или двуполых линий. В результате независимой эволюции такие линии со временем могут превратиться в самостоятельные виды. Не в этом ли один из секретов видового обилия насекомых и круглых червей - самых многочисленных классов организмов на нашей планете? Не случайно вольбахии населяют клетки примерно 70% видов современных животных! Кстати, в лабораторных условиях вольбахия живет в культуре клеток человека, но в естественных условиях к паразитированию на млекопитающих эти микроорганизмы, к счастью, не перешли. (НО ЕСТЬ ДРУГИЕ ЧУЖИЕ - НАПРИМЕР ВИРУСЫ. )
лева - яйцо дрозофилы, заражённое вольбахией. Справа - благодаря антибиотикам, вольбахии уничтожены, а гены их остались!
Изучение отношений этой умопомрачительной бактерии с клетками ее хозяев может быть ключом к решению более широкой проблемы - происхождения эукариотических организмов. Клетки человека, как и клетки всех других животных, растений и грибов, обеспечиваются энергией благодаря работе митохондрий - относительно автономных клеточных органелл. Молекулярные исследования убедительно доказали, что митохондрии являются потомками каких-то альфа-протеобактерий, одной из групп бактерий, процветающих до сих пор. Вольбахия относится именно к этой группе. Митохондрии живут в цитоплазме наших клеток, размножаются делением и даже имеют собственную кольцевую ДНК и механизм синтеза белка. Когда кто-то из нас говорит "я" о своем теле, он подразумевает не только совокупность органов, тканей и клеток, но и населяющих все эти клетки эндосимбионтов - потомков когда-то независимых организмов со своей эволюционной судьбой. Впрочем, о самодостаточности митохондрий не может быть и речи - большая часть необходимых им белков кодируется в ядерном геноме. В течение длительного времени это обстоятельство было излюбленным аргументом противников эндосимбиотического происхождения митохондрий. А отличие вольбахий от бактерий-предков митохондрий пытались объяснить именно тем, что вольбахии не способны передавать свои гены в ядра. Это предположение не оправдалось.
Вернемся, однако, к открытиям сотрудников Института Вентера. Они обнаружили, что даже после обработки клеток дрозофилы антибиотиком, убивавшим находящихся в ней вольбахий, генетические тесты на наличие бактериальной ДНК в клетках таких дрозофил продолжают срабатывать. Исследования этого феномена показали, что геном вольбахии может попросту включаться в состав генома хозяина. Фрагменты генетической информации этой бактерии найдены в клетках четырех видов насекомых и четырех видов круглых червей; размер фрагментов колебался от почти полного генома (длиной в 1 мегабазу, миллион пар оснований) до относительно небольших кусочков.
То, что вирусы способны встраиваться в геном своих эукариотических хозяев, а потом выходить из него, известно давно. "КТ" уже писала1, что такие вирусы могут переносить к новым хозяевам фрагменты генетической информации со своих прежних "мест стоянки". То, что на подобный фокус (по крайней мере, в отношении встраивания своей наследственной информации в хозяйский геном) способны и бактерии, обнаружено впервые. А может ли вольбахия переносить блоки генетической информации хозяев с места на место? Учтите, что "грузоподъемность" бактерии, обладающей собственной клеткой, гораздо выше, чем у вируса - конгломерата нескольких молекул. Если способна, тогда кто (что), собственно, управляет эволюцией подавляющего большинства видов земных животных? Впрочем, обойдемся без мистики. Весьма вероятно, что чудесной и загадочной для нас вольбахию делает именно ее относительная изученность. Вы уверены, что в живых организмах под нашими ногами не таятся еще большие чудеса, пока не замеченные нами?
Вспомните исключительные способности вольбахии - от андроцида и обеспечения цитоплазматической несовместимости до феминизации самцов, индукции партеногенеза и увеличения продолжительности жизни хозяев. Вероятно, биохимические "ключи" этих способностей закодированы в ее геноме. И весь этот набор инструментов для взлома своей видовой стратегии хозяева послушно помещают в собственный наследственный аппарат! Хотя. Быть может, причина чудесных способностей вольбахии кроется не столько в ней самой, сколько в организмах, которые она заражает? Может, бактерия лишь открывает "секретные дверцы", предусмотренные всевышним в конструкции хозяев? Относительно партеногенеза или увеличения продолжительности жизни в это поверить не так уж и трудно. С феминизацией самцов - сложнее, но тоже можно: ведь у мужских зародышей есть потенциальная возможность превратиться в самок. Андроцид? Кто знает. В какой же ситуации виду может быть выгодна такая возможность? Цитоплазматическая несовместимость? Кажется, что реализовать ее без сотрудничества паразита и хозяина было бы невозможно. Но даже если бактерия просто "выбирает" между несколькими вариантами альтернативных стратегий развития хозяина, как она делает этот выбор, как отключает остальные пути?
. Детям помоложе, которые ходят в школу, и детям постарше, которые ходят в вуз, рассказывают, что организм - это результат реализации определенной генетической программы и что эволюция - это процесс изменения генных частот в популяциях. Убедительно, правда?
Жертвами осуществляемого вольбахией самцеубийства, или андроцида, являются, кроме божьих коровок, некоторые бабочки, мухи и муравьи. Иногда это приводит к резкому преобладанию самок в природных популяциях насекомых. Так, у африканских бабочек остриний, зараженных вольбахией, один самец приходится на 100 или даже 200 самок. Удивительно, что такое катастрофическое сокращение мужского населения не приводит к вымиранию вида. Оказывается, для выживания популяции часто бывает вполне достаточно очень небольшого числа самцов.
Ближайшие родственники
Вся ближайшая родня вольбахии — внутриклеточные паразиты, не способные долго жить вне клеток животного-хозяина. Кроме разнообразных риккетсий, вызывающих у человека сыпной тиф и пятнистую лихорадку, к этой группе бактерий (так называемым риккетсиевым) относятся анаплазма и эрлихия. Анаплазма — возбудитель смертельного заболевания крупного рогатого скота — анаплазматоза. Переносчики анаплазмы — клещи. Эта бактерия живет в эритроцитах коров и вызывает тяжелую анемию, часто заканчивающуюся гибелью животного. Эрлихия тоже переносится клещами и вызывает опасные заболевания жвачных животных и собак: малокровие и сердечную водянку (отек перикарда). Многие риккетсиевые, как и вольбахия, используют T4SS (видоизмененный половой аппарат) для введения в клетки хозяина различных веществ — регуляторов.
Многие разновидности вольбахии поступают еще хитрее. Бактерии выгодно, чтобы зараженные самки производили больше потомства, чем здоровые. Вольбахия научилась повышать плодовитость больных самок и делать практически бесплодными незараженных. Первая задача сравнительно проста, но как удается бактерии влиять на плодовитость тех самок, которые ею не заражены? Оказалось, что бактерия использует в качестве своего орудия зараженных самцов. Яйцеклетки здоровых самок, оплодотворенные спермой зараженного самца, погибают; однако тот же самец может успешно оплодотворить любую зараженную самку, и их потомство (естественно, тоже зараженное) будет вполне жизнеспособно.
Группа российских ученых под руководством профессора И. А. Захарова (Институт общей генетики РАН) вот уже несколько лет пытается разгадать тайну вольбахии. Согласно новейшим данным, в геноме вольбахии удалось выявить несколько десятков генов — наиболее вероятных кандидатов на роль регуляторов жизнедеятельности хозяев.
По мнению ученых из группы И. А. Захарова, для окончательной разгадки всех тайн вольбахии потребуется еще несколько лет. Однако практическое использование промежуточных результатов исследований начинается уже сейчас. В частности разрабатываются методы использования вольбахии для регуляции численности и плодовитости насекомых: как вредных, так и полезных.
1 К числу утешительных фактов можно отнести и то, что любое животное, зараженное вольбахией, довольно легко вылечить — вольбахия весьма чувствительна к антибиотикам, в особенности к тетрациклину.
Антон Александрович Струнов — кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории морфологии и функции клеточных структур Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН. Область научных интересов — микробиология, внутриклеточные симбионты членистоногих, нейробиология.
Мария Владимировна Жукова — кандидат биологических наук, научный сотрудник той же лаборатории. Занимается исследованием симбиотических бактерий беспозвоночных, кишечной микрофлоры, дрозофил и муравьев-листорезов.
Дина Александровна Малькеева — аспирант Новосибирского государственного университета, инженер научно-образовательного отдела ИЦиГ СО РАН. Научные интересы связаны с микробиологией, генетикой дрозофилы, белками теплового шока.
Елена Владимировна Киселева — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии и функции клеточных структур ИЦиГ СО РАН. Область научных исследований — функциональная организация и динамика ядерных структур, функциональная роль эндосимбиотических бактерий Wolbachia, свойства эмбриональных стволовых клеток.
Сферы влияния бактерий Wolbachia
Неизвестные бактерии, похожие на риккетсий, были обнаружены в 1924 г. в репродуктивных тканях обыкновенного комара (Culex pipiens) М. Гертигом и С. Вольбахом, когда они изучали разнообразие бактерий семейства Rickettsiaceae и их распространение в различных тканях насекомых [1]. Позже, в 1936 г. Гертиг назвал описанный вид Wolbachia pipientis в честь своего коллеги. Специфическая локализация этих микроорганизмов в яичниках и семенниках комаров, обнаруженная учеными, не вызвала тогда особого интереса у научной общественности. Лишь в 1971 г. произошло событие, давшее толчок изучению этих необычных бактерий: Дж. Йен и А. Барр обнаружили у комаров эффект цитоплазматической несовместимости, который вызывал гибель большинства потомков при скрещивании самцов, инфицированных бактериями Wolbachia, с неинфицированными самками [2]. На сегодняшний день получены многочисленные данные о разнообразных способах влияния бактерий Wolbachia на организм хозяина, что демонстрирует их невероятную способность приспосабливаться к окружающей среде.
Рис. 1. Бактерии Wolbachia инфицируют как репродуктивные органы, так и различные соматические ткани хозяев. Микрофотографии (конфокальная микроскопия) гермария яйцевой трубки яичника (а) и центральной нервной системы личинки третьего возраста (б) дрозофилы, зараженных Wolbachia штамма wMelPop. Бактерии слева окрашены красным, справа — зеленым с помощью флуоресцентной гибридизации in situ; ядра клеток показаны синим [6]. Здесь и далее фото авторов, полученные на базе Центра коллективного пользования микроскопического анализа биологических образцов ИЦиГ СО РАН
Бактерии рода Wolbachia — грамотрицательные альфа-протеобактерии, относящиеся к порядку Rickettsiales. В состав рода входит только один вид Wolbachia pipientis. Два других вида W. persica (эндосимбионт клещей) и W. melophagi (паразит бескрылых кровососущих мух), изначально отнесенные к этому же роду, некоторое время спустя были из него исключены. По сравнению с близкородственными видами из порядка Rickettsiales, инфицирующими как млекопитающих, так и беспозвоночных, бактерии Wolbachia обнаруживаются только у последних. Их влияние распространяется на широкий круг членистоногих, а также на 16 видов нематод и может варьировать от мутуалистического (взаимовыгодного для обеих сторон) до паразитического. Передача инфекции из поколения в поколение происходит вертикально, от матери потомству, хотя известны случаи горизонтального переноса. Таким образом, основная стратегия существования Wolbachia внутри популяций беспозвоночных и продления бактерией своего рода — заражение репродуктивных органов хозяина, а именно яичников самки, принимающих непосредственное участие в производстве потомства (рис. 1, а). Тем не менее бактерии обнаруживаются также во многих соматических тканях, например нервной, включая мозг, в мальпигиевых сосудах, жировом теле, кишечнике, а также в гемоцитах (клетках гемолимфы) насекомых (рис. 1, б). Для развития Wolbachia расположение в этих тканях — априори тупиковое, поскольку лишает бактерий возможности передачи в следующее поколение. Однако, судя по последним данным, эти микроорганизмы, даже находясь вне репродуктивных тканей, могут опосредованно обеспечивать успешное продолжение своего рода.
Рис. 2. Микрофотографии (просвечивающая электронная микроскопия) Wolbachia в ткани эмбрионов саранчи Podisma sapporensis. Как правило, бактерии имеют кокко- (а) или палочковидную (б) форму с хорошо различимой оболочкой, состоящей из трех слоев, а в их матриксе много рибосом и нитей ДНК (в)
Основная причина широкого распространения бактерий Wolbachia среди множества членистоногих — способность влиять на репродуктивную систему хозяина, обеспечивая благоприятные условия для размножения эндосимбионта и передачи его в следующее поколение. Известны четыре модификации полового размножения, происходящие под влиянием бактерий: цитоплазматическая несовместимость, партеногенез, феминизация и андроцид * [3].
Главная цель этих репродуктивных изменений — увеличение доли зараженных самок в популяции хозяина. В ходе эволюции цитоплазматические бактерии выработали различные способы уменьшить долю самцов в потомстве зараженных самок, ведь в мужских гаметах мало цитоплазмы, и поэтому бактерии, как правило, не могут передаваться от отца.
Цитоплазматическая несовместимость, самый распространенный эффект Wolbachia, возникает при скрещивании инфицированного самца со здоровой или инфицированной другим штаммом самкой. На уровне клетки это проявляется в нарушении конденсации мужского пронуклеуса и неправильном расхождении хроматид во время первого митоза после проникновения спермия в яйцеклетку, что в конечном итоге приводит к разрушению отцовских хромосом и нежизнеспособности потомства. Если самка заражена тем же самым штаммом бактерий, конденсация отцовских хромосом не нарушается, а из яйца благополучно развивается новая зараженная особь. Гибель эмбрионов в результате цитоплазматической несовместимости варьирует от 0 до 100% в разных популяциях видов животных.
Андроцид (гибель самцов) проявляется в высокой смертности особей мужского пола на личиночной стадии развития. Этот эффект характерен, в частности, для божьих коровок. Он обеспечивает выживающим самкам большую доступность питательных веществ в окружающей среде. Механизм андроцида до сих пор выясняется.
Бактерии Wolbachia помимо репродуктивных модификаций могут оказывать и другие воздействия на размножение и жизнедеятельность хозяина. Примером служит паразитическая оса Asobara tabida. Недавно обнаружили, что формирование ее яйцеклеток зависит от присутствия бактерий, которые, предположительно, влияют на процесс апоптоза, предотвращая гибель питающих клеток яичника и способствуя оогенезу [5]. Wolbachia могут оказывать как отрицательное, так и положительное действие на продолжительность жизни хозяина. Полученный в лаборатории патогенный штамм wMelPop, как выяснили мы и зарубежные коллеги, стремительно размножается в соматических тканях дрозофил (Drosophila melanogaster), включая мозг. Это приводит к разрушению клеток хозяина и существенно сокращает выживаемость инфицированных мух по сравнению со здоровыми (рис. 4) [6, 7]. В нашей лаборатории также удалось доказать, что бактерии этого патогенного штамма увеличивают частоту апоптоза в клетках яичника плодовой мушки [8]. Зато при 16°С некоторые инфицированные линии, наоборот, живут дольше здоровых [9].
Рис. 4. Активное размножение бактерий Wolbachia приводит к гибели плодовых мушек. Показаны кривые выживаемости инфицированной (красная) и здоровой (синяя) линий дрозофил, содержащихся при температуре 29°С (а), и микрофотография (просвечивающая электронная микроскопия) разрушенных клеток мозга мушки (б)
Согласно последним данным, влияние Wolbachia не ограничивается одними репродуктивными модификациями и воздействием на жизнеспособность беспозвоночных. Бактерии обнаруживаются и в соматических клетках хозяина, а это открывает новые грани взаимоотношений внутри симбиотической ассоциации.
Бактерии и иммунная система хозяина
Известно, что бактерии Wolbachia присутствуют в гемолимфе насекомых, а значит, могут непосредственно взаимодействовать с молекулами, секретируемыми в результате гуморального иммунного ответа хозяина [10]. Например, желтолихорадочные комары (Aedes aegypti), искусственно зараженные Wolbachia штамма wMelPop, демонстрируют повышенную устойчивость к инфекции паразитическими филяриями Brugia pahangi, вирулентным штаммом бактерий Erwinia carotovora и малярийным плазмодием Plasmodium gallinaceum [11, 12]. Помимо того, что Wolbachia усиливают противодействие инфекциям круглыми червями, бактериями и простейшими, они могут также мешать заражению хозяина вирусами. В природных популяциях D. melanogaster инфицированные мухи живут дольше, эффективнее справляясь с заражением РНК-вирусами DCV (Drosophila C Virus) и FHV (Flock House Virus), чем их здоровые сородичи [13]. Большое по своей значимости открытие недавно сделали австралийские ученые. Они установили, что заражение бактериями Wolbachia комара A. aegypti, основного переносчика вируса лихорадки Денге, затрудняет для последнего создание устойчивой популяции в тканях насекомого [13]. Обнаруженные эффекты, которые оказывает эндосимбионт на жизнедеятельность хозяина, открывают широкие перспективы использования Wolbachia в качестве биологического оружия для борьбы с различными насекомыми — переносчиками заболеваний человека и вредителями сельского хозяйства. В настоящее время бактерии уже применяются в нескольких тропических областях мира, чтобы победить лихорадку Денге.
Внедрение в мозг хозяина
Особый интерес среди ученых, занимающихся исследованием бактерий Wolbachia, вызывает сейчас изучение способности этих эндосимбионтов управлять поведением хозяина. Такое влияние микроорганизмы могут оказывать как напрямую, через инфицирование специфических областей мозга, так и опосредованно — через заселение кишечника или жирового тела.
Мозг насекомых часто считают чем-то очень простым и несущественным. Иногда люди даже не предполагают, что у таких крошечных животных он вообще есть. Несмотря на то, что центральная нервная система млекопитающих намного больше по размеру и сложнее устроена по сравнению с насекомыми, у тех и у других процессы восприятия различных стимулов рецепторными клетками и передача нервных импульсов в специфические области мозга происходят сходным образом. Более того, у позвоночных и беспозвоночных в мозге обнаруживаются идентичные по своим функциям участки. По эффективности использования ресурсов нервных клеток насекомые вообще занимают лидирующие позиции. У плодовой мушки рода Drosophila мозг состоит всего из 100 тыс. клеток, а у медоносной пчелы Apis mellifera их чуть меньше 1 млн (у человека их около 85 млрд), при этом у насекомых, особенно у общественных видов (муравьев, ос, пчел, шмелей и др.), выявляются очень сложные механизмы поведения, запоминания и восприятия информации. Дополнительно усложняет работу центральной нервной системы животных наличие в клетках мозга или в тканях эндосимбионтов, способных модифицировать поведение своих хозяев и вызывать нейродегенеративные расстройства.
Рис. 5. Бактерии Wolbachia инфицируют практически все области мозга дрозофилы (конфокальная микроскопия)
Жизнь в кишечнике
Работа выполнена при поддержке бюджетного проекта ИЦиГ СО РАН (№ VI.53.1.2).
Литература
1. Hertig M., Wolbach S. B. Studies of Rickettsia-like microorganisms in insects // J. Med. Res. 1924. V. 44. P. 329–374.
2. Yen J. H., Barr A. R. New hypothesis of the cause of cytoplasmic incompatibility in Culex pipiens L. // Nature. 1971. V. 232. P. 657–658. DOI: 10.1038/232657a0.
3. Werren J. H., Baldo L., Clark M. E. Wolbachia: master manipulators of invertebrate biology // Nat. Rev. Microbiol. 2008. V. 6. P. 741–751. DOI: 10.1038/nrmicro1969.
4. Strunov A., Kiseleva E. Drosophila melanogaster brain invasion: pathogenic Wolbachia in central nervous system of the fly // Insect Sci. 2014. DOI: 10.1111/1744-7917.12187.
5. Pannebakker B. A., Loppin B., Elemans C. P. et al. Parasitic inhibition of cell death facilitates symbiosis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. P. 213–215. DOI: 10.1073/pnas.0607845104.
6. Min K. T., Benzer S. Wolbachia, normally a symbiont of Drosophila, can be virulent, causing degeneration and early death // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 10792–10796. DOI: 10.1073/pnas.94.20.10792.
7. Strunov A., Kiseleva E., Gottlieb Y. Spatial and temporal distribution of pathogenic Wolbachia strain wMelPop in Drosophila melanogaster central nervous system under different temperature conditions // J. Invertebr. Pathol. 2013. V. 114. P. 22–30. DOI: 10.1016/j.jip.2013.05.001.
8. Zhukova M. V., Kiseleva E. The virulent Wolbachia strain wMelPop increases the frequency of apoptosis in the female germline cells of Drosophila melanogaster // BMC Microbiol. 2012. V. 12. Suppl. 1: S15. DOI: 10.1186/1471-2180-12-S1-S15.
9. Вайсман Н. Я., Голубовский М. Д., Илинский Ю. Ю. Различия в параметрах продолжительности жизни и ее пол-специфичности в популяциях человека и их моделирование на дрозофиле // Успехи геронтологии. 2013. № 1. С. 66–75.
10. Haselkorn T. S. The Spiroplasma heritable bacterial endosymbiont of Drosophila // Fly. 2010. V. 4. P. 80–87. DOI: 10.4161/fly.4.1.10883.
11. Kambris Z., Cook P. E., Phuc H. K. et al. Immune activation by life-shortening Wolbachia and reduced filarial competence in mosquitoes // Science. 2009. V. 326. P. 134–136. DOI: 10.1126/science.1177531.
12. Moreira L. A., Iturbe-Ormaetxe I., Jeffery J. A. et al. Wolbachia symbiont in Aedes aegypti limits infection with dengue, Chikungunya, and Plasmodium // Cell. 2009. V. 139. P. 1268–1278. DOI: 10.1016/j.cell.2009.11.042.
13. Hedges L. M., Brownlie J. C., O’Neill S. L. et al. Wolbachia and virus protection in insects // Science. 2008. V. 322. P. 702. DOI: 10.1126/science.1162418.
14. Walker T., Johnson P. H., Moreira L. A. et al. The wMel Wolbachia strain blocks dengue and invades caged Aedes aegypti populations // Nature. 2011. V. 476. P. 450–453. DOI: 10.1038/nature10355.
15. Albertson R., Casper-Lindley C., Cao J. et al. Symmetric and asymmetric mitotic segregation patterns influence Wolbachia distribution in host somatic tissue // J. Cell Sci. 2009. V. 122. P. 4570–4583. DOI: 10.1242/jcs.054981.
16. Moreira L. A., Ye Y. H., Turner K. et al. The wMelPop strain of Wolbachia interferes with dopamine levels in Aedes aegypti // Parasit. Vectors. 2011. V. 4. P. 28. DOI: 10.1186/1756-3305-4-28.
17. Miller W. J., Ehrman L., Schneider D. Infectious speciation revisited: impact of symbiont-depletion on female fitness and mating behavior of Drosophila paulistorum // PLoS Pathog. 2010. V. 6. e1001214. DOI: 10.1371/journal.ppat.1001214.
18. Berdoy M., Webster J. P., Macdonald D. W. Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii // Proc. Biol. Sci. 2000. V. 267. P. 1591–1594. DOI: 10.1098/rspb.2000.1182.
19. Cryan J. F., Dinan T. G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behavior // Nat. Rev. Neurosci. 2012. V. 13. P. 701–712. DOI: 10.1038/nrn3346.
20. Heijtz R. D., Wang S., Anuar F. et al. Normal gut microbiota modulates brain development and behavior // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. P. 3047–3052. DOI: 10.1073/pnas.1010529108.
21. Sharon G., Segal D., Ringo J. M. et al. Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. V. 107. P. 20051–20056. DOI: 10.1073/pnas.1009906107.
22. Yun J. H., Roh S. W., Whon T. W. et al. Insect gut bacterial diversity determined by environmental habitat, diet, developmental stage, and phylogeny of host // Appl. Environ. Microbiol. 2014. V. 80. P. 5254–5264. DOI: 10.1128/AEM.01226-14.
23. Rosenberg E., Koren O., Reshef L. et al. The role of microorganisms in coral health, disease and evolution // Nat. Rev. Microbiol. 2007. V. 5. P. 355–362. DOI: 10.1038/nrmicro1635.
* Подробнее см.: Захаров И. А. Бактерии управляют половым размножением насекомых // Природа. 1999. № 5. С. 28–34 (DjVu, 3 Мб).
ТАСС, 22 ноября. Бактерия вольбахия (Wolbachia), которая паразитирует на комарах, помогла эпидемиологам затормозить распространение опасной лихорадки денге в некоторых регионах Австралии, Бразилии, Вьетнама и Индонезии. О результатах этих экспериментов сообщила пресс-служба Американского общества тропической медицины и гигиены (ASTMH).
"Нас очень радуют результаты этих пилотных проектов. Они показывают, что мы можем бороться с лихорадкой денге и другими болезнями, которые разносят москиты, на глобальном уровне. К 2023 году эта бактерия сможет защитить от этих инфекций более 100 млн людей, если нас поддержат частные партнеры и власти этих стран", - прокомментировал исследование один из его авторов, эпидемиолог из Университета Монаша Кэмерон Симмонс.
Бактерия вольбахия - это внутриклеточный паразит, которые поражает большинство видов насекомых. Она интересует ученых сразу по нескольким причинам - вольбахия умеет распространяться от матери к ее потомству, значительно повышает плодовитость самок, но при этом убивает эмбрионы и личинки самцов, а также мешает малярийному плазмодию и некоторым другим опасным микробам и вирусам проникать в тело насекомых.
Поэтому специалисты уже много лет пытаются использовать вольбахию для борьбы с эпидемиями различных тропических болезней, которые разносят комары и москиты. В их число, помимо малярии, относительно недавно попали лихорадки денге, чикунгунья и Зика, начавшие стремительно распространяться по Азии и Латинской Америке.
Первые успехи
Симмонс и его коллеги по проекту World Mosquito Program провели первые крупномасштабные эксперименты такого рода. Они выращивали большие количества москитов, зараженных вольбахией, и выпускали их над теми регионами Австралии, Бразилии, Вьетнама и Индонезии, где в последние годы возникли вспышки вирусных болезней, которые переносят москиты.
Как рассказывают ученые, они начали эти опыты три года назад в некоторых районах города Джокьякарта, одного из крупных населенных пунктов Явы. В прошлом жители этого острова часто страдали от вспышек лихорадок денге и чикунгунья. Москиты-разносчики вольбахии снизили число заражений этими вирусами на 76% по сравнению с соседними частями города и другими регионами Индонезии. Эта же методика уменьшила на 70-75% скорость распространения этих вирусов в бразильском городе Нитерой, одном из пригородов Рио-де-Жанейро.
Еще более впечатляющие результаты специалисты получили в прошлом году в окрестностях вьетнамского города Нячанг, где микробы полностью подавили одну из самых крупных вспышек денге в Юго-Восточной Азии. Аналогичным образом десант из зараженных комаров на 96% уменьшил число новых инфекций в австралийском городе Таунсвилль.
Как надеются эксперты, если эти опыты закончатся успехом, это подтолкнет власти тех стран, где сейчас распространяются эти болезни, начать активнее исопльзовать вольбахию аналогичным образом. По словам специалистов, это уже хочет начать делать Министерство здравоохранения Бразилии, чьи специалисты опасаются, что в ближайшее время там может начаться новая эпидемия лихорадки Зика.
В свою очередь власти Индонезии планируют расширить эксперимент, охватив им все население Джокьякарты и ее окрестностей, где проживают около 350 тыс. человек. Ученые рассчитывают, что эти опыты окончательно докажут, что вольбахия может эффективно подавлять эпидемии тропических болезней, оставаясь при этом безопасной для здоровья человека.
Читайте также: