Следы магнитотактических бактерий, ассоциированных с животными, нашли в репозитории последовательностей ДНК

Микроорганизмы доминируют в биосфере, но отследить их раннюю эволюцию проблематично из-за отсутствия окаменелостей. Однако древние отложения и горные породы могут указать на особенности метаболизма бактерий в тот или иной период. Авторы статьи в Science проанализировали их, чтобы составить карту эволюции аэробных микроорганизмов.

Кислородную катастрофу, которая случилась около 2,43–2,33 млрд лет назад из-за возникновения оксигенного фотосинтеза, исследователи называют ключевым поворотным моментом, преобразовавшим биосферу. Они выстроили связь между распространением аэробного метаболизма и временем накопления кислорода в атмосфере, а затем использовали эту связь для более точной датировки филогенетического древа бактерий, построенного на 1007 видах.

Биоинформатический анализ выявил 84 события перехода от анаэробного метаболизма к аэробному. Большинство произошло после кислородной катастрофы и было обусловлено горизонтальным переносом генов, связанных с дыханием и толерантностью к кислороду. Однако по крайней мере три перехода предшествовали этому событию. По полученным данным, самые первые аэробные бактерии появились в архее, на 900 миллионов лет раньше кислородной катастрофы. После нее аэробные линии эволюционно расходились намного быстрее, чем анаэробные, что подчеркивает влияние уровня атмосферного кислорода на эволюцию бактерий. Исследователи заключают: если аэробное дыхание возникло до повсеместной оксигенации атмосферы, оно могло способствовать эволюции оксигенного фотосинтеза у цианобактерий.

Иногда причина хронических неврологических заболеваний — в патогенах, которые бывает очень трудно выявить. Необходимо знать историю, порою многолетнюю, взаимодействий пациента с домашними и дикими животными, а также путешествий, чтобы выявить те самые патогены среди огромного количества бактерий, грибков, простейших и вирусов, дающих неврологические симптомы. Клиническим случаем, который закончился успешной диагностикой, поделились исследователи из США.

Правую сторону лица двухлетнего мальчика из Канады 28 декабря 2016 года поцарапала дикая кошка, инцидент не привел к немедленному развитию симптомов. 10 августа 2018 года мальчика, судя по высыпанию, укусило какое-то насекомое. Через восемь дней у пациента начались эпилептические припадки. Они прекратились на фоне приема леветирацетама, но возобновились в 2020 году после его отмены. МРТ и ЭЭГ показали аномалии с той же стороны, где мальчика поцарапала кошка. Были назначены противосудорожные средства, которые облегчили симптомы, но давали побочные эффекты, такие как агрессия по отношению к себе и другим людям. Врачи рассматривали такие диагнозы, как энцефалит Расмуссена и, с меньшей вероятностью, инфекционный энцефалит или аутоиммунный энцефалит. Обсуждалось удаление значительной части мозга.

Анализ матраса мальчика выявил плесень и повышенные уровни двух микотоксинов. Детоксикация слегка улучшила память и когнитивные функции, но не помогла с припадками. В июле 2021 года кровь пациента тестировали на Borrelia burgdorferi, но ни серология, ни ПЦР не выявили инфекцию. Представители Bartonella spp. также не были выявлены в трех коммерческих лабораториях. В январе 2022 года пациент поступил в клинику Государственного университета Северной Каролины, где снова не было выявлено заражение Bartonella spp. В июне того же года у пациента отобрали биопсию мозга, и вот уже ее анализ выявил ДНК Bartonella henselae и двух видов Babesia — B. odocoilei и B. divergens-подобного MO-1. После эти патогены были выявлены и в образцах крови, отобранных в январе. Терапия иммуноглобулином снизила частоту и интенсивность припадков. Авторы полагают, что симптомы пациента были вызваны инфекцией B. henselae в возрасте двух лет через царапины, за которой последовала передача клещом B. odocoilei и B. divergens-подобного MO-1, а также воздействие микотоксинов уже после начала приступов. Бактериемия Bartonella henselae ранее была зарегистрирована у пациентов с эпилепсией.

Ученые ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина ФМБА России, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и других научных центров выделили около двадцати новых микобактериофагов — фагов микобактерий, к которым относятся возбудители туберкулеза и проказы. В январе они опубликовали статью об одном из них — микобактериофаге Vic9.

В образцы почвы, содержащие бактериофаги, добавляли культуру лабораторного штамма бактерии Mycobacterium smegmatis. Это позволило размножиться только микобактериофагам (метод накопительных культур). Vic9 был обнаружен в образцах, собранных на скотном дворе в Московской области. Как и большинство других микобактериофагов, он имеет икосаэдрическую головку и длинный несокращающийся хвост. Он продемонстрировал небольшую литическую активность в отношении Mycobacterium tuberculosis, но не в отношении других исследованных видов микобактерий.

Анализ генома Vic9 указал на его принадлежность к подкластеру B2 кластера B. До сих пор фаги из этого субкластера изолировали в США и Бразилии, на территории России это первая находка. Авторы также выполнили функциональную аннотацию генома фага.

Лекарственная устойчивость бактерий комплекса M. tuberculosis растет во всем мире, поэтому сохраняется интерес к фаготерапии микобактериальных инфекций, несмотря на известные проблемы с ее внедрением в клиническую практику. Потенциал некоторых микобактериофагов показан в экспериментах in vitro и in vivo.

«У нас сейчас есть несколько, на наш взгляд, перспективных фагов, готовим вторую публикацию», — комментирует руководитель проекта, Егор Шитиков, доктор биологических наук, заведующий лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина ФМБА России.

Очковый листонос Carollia perspicillata, обитающий в Центральной и Южной Америке, — один из самых популярных видов летучих мышей, содержащихся в зоопарках. Ученые из ДГТУ (Ростов-на Дону) и других научных центров сравнили кишечную микробиоту диких и живущих в неволе C. perspicillata из Панамы и России (Московский зоопарк). Бактериальные таксоны идентифицировали с помощью высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК.

Бактерии, связанные со здоровьем животных (Mannheimia, представители семейства Pasteurellaceae, Staphylococcus и Mycoplasma), преобладали у диких летучих мышей, в то время как бактерии человеческого кишечного микробиома, важные для общественного здравоохранения (Bacteroides, Clostridium, Acinetobacter), — у летучих мышей в зоопарке. Различались также функциональные пути метаболизма кишечной микробиоты, что, вероятно, связано с отличиями в рационах животных (в зоопарке они получают больше полисахаридов, в природе — больше белков). На состав микробиоты также может влиять отсутствие периодов анабиоза у листоносов при содержании в неволе, отмечают авторы.

Эти данные показывают, что результаты изучения микробиома летучих мышей в неволе необходимо интерпретировать с осторожностью.

Исследования ученых ДГТУ проводятся в рамках проекта РНФ № 23-14-00316.

Нетифоидные сальмонеллы, резистентные к антибиотикам, — опасные патогены человека. Заражение обычно происходит через продукты питания или контакт с животными. В последнем случае люди недооценивают роль домашних питомцев, особенно собак. Собаки могут переносить сальмонеллу без клинических проявлений, при этом они находятся в близком контакте с человеком, а для их лечения используют клинически важные антибиотики. Исследователи из США проанализировали нетифоидные сальмонеллы, изолированные от людей и собак, и оценили риски заражения человека через этот путь.

Авторы идентифицировали нетифоидные сальмонеллы в ветеринарной базе данных, изолированные между маем 2017 года и мартом 2023 года (всего 87), а также совпавшие по времени и региону выделения штаммы, изолированные у людей (всего 77), из базы данных NCBI. При анализе этих 164 штаммов авторы выделили 16 человеческих изолятов, родственных одному и более собачьему штамму. Штаммы, изолированные у собак, в большинстве случаев были клинически релевантными и содержали гены резистентности к противомикробным препаратам.

Чаще всего исследователи обращают внимание на случаи заражения через яйца или говядину. Но, по словам авторов, мы не позволяем корове спать в нашей постели и облизывать наши лица. Необходимо соблюдать правила гигиены при взаимодействии с питомцами, а исследователям стоит обратить больше внимания на штаммы, циркулирующие среди домашних животных.