Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать

В принципе, это выглядит как усложненный вариант контроля экспрессии бактериальных генов, более сложный, чем классическая оперонная модель Жакоба-Моно. В некотором смысле этот вариант уже напоминает паттерный дизайн экспрессии эукариотических генов со структурой системы, похожей на развитые генные сети. Профиль экспрессии генов в этом случае определяется аккордным созвучием факторов транскрипции, каждый из которых влияет на множество генов, а каждый ген находится под влиянием нескольких факторов транскрипции. Вообще, коммуникации типа quorum sense между предками митохондрий, согласованно атаковавших архейную клетку, и могли стать предтечами экзон-интронной «аккордной» организации эукариотического генома.

Перекрестное «понимание» одних и тех же автоиндукторов различными видами или даже различными более высокими таксонами бактерий вносит дополнительную сложность в сети локальных и глобальных взаимодействий, опосредуемую микробиомом. Например, в результате антибиотикотерапии стрептомицином в кишечнике снижается количество бактерий-фирмикутов («любителей» первобытной диеты с «тяжелыми» углеводами). Похоже, это происходит не только за счет их большей чувствительности к стрептомицину, но и за счет разрушения межвидовых коммуникаций, опосредованных автоиндуктором AI-2, который вырабатывают и «понимают» многие фирмикуты. Соответственно, растет число бактероидов («любителей» современной высокобелковой и жировой диеты с «легкими» углеводами), что ведет к дисбиотическим явлениям в кишечнике. Внесение в мышиный кишечник даже одного вида активных продуцентов AI-2 позволяет гораздо быстрее восстановиться более широкому спектру нормальной микрофлоры (Thompson J. et al., 2015). Система автоиндуктора DPO при высоких концентрациях холерного вибриона, напротив, тормозит кооперативные действия – формирование биопленок в кишечнике и синтез токсина. Взламывание обороны хозяина холерный вибрион достаточно эффективно осуществляет другими инструментами (БОН: глава XIV). QS в данном случае служит сигналом не мобилизации, а демобилизации патогена, его ускоренной эвакуации из кишечника, что формирует характерную клиническую картину холеры и обеспечивает стремительное распространение вибриона в окружающей среде. Есть сведения, что выработка автоиндуктора DPO представителями нормальной микрофлоры (Blautia obeum) в некоторых ситуациях тормозит выработку холерного токсина и колонизацию кишечника, заставляя холерные вибрионы эвакуироваться из кишечника раньше, чем они создадут необходимую концентрацию для его атаки (Hsiao A. et al., 2014; Papenfort K. et al., 2017). Нужно оговориться, что у человека этот механизм может иметь существенные ограничения, так как атакующая концентрация вибрионов холеры (как и инфицирующая доза) для человека чрезвычайно мала. Сходным образом пробиотическая сенная палочка Bacillus subtilis создает сигнальную конкуренцию автоиндукторам золотистого стафилококка. Вырабатываемые B. subtilis липопептиды из группы фенгицинов конкурентно препятствуют связыванию стафилококковых автоиндукторов с рецепторами AgrC, что тормозит синхронизированное высвобождение стафилококками факторов патогенности и их способность колонизировать пораженные поверхности хозяина (Piewngam P. et al., 2018). Обсуждается, что позитивный эффект пробиотических бактерий (как известных, так и, что вероятнее, еще неизученных) может быть связан не только с производством необходимых организму хозяина веществ (необходимых не столько в питательном, сколько в информационном, коммуникационном отношении, таких как бутират (УПС: глава VIII)), обозначаемых часто как мета- или постбиотики, но и с производством собственно молекул межмикробных коммуникаций. Причем для этой цели может требоваться на порядок меньшее содержание пробиотических бактерий, если они будут сверхактивными продуцентами автоиндукторов или других сигнальных молекул коллективного поведения бактерий. Не менее перспективным выглядит и использование для этих целей самих сигнальных молекул, посредников межмикробных коммуникаций, которые, за практически полным израсходованием греческих приставок к -биотикам, вполне могут оказаться названными мезобиотиками.

Еще более интересным поворотом сюжета выглядит недавно открытый феномен прямого вовлечения эпителиальных клеток хозяина – эукариотического организма – во внутримикробиомный разговор. Пока известно 3 вида такого вмешательства.