Потеря генов помогла бактерии стать доминирующим патогеном

Глобальные события передачи пандемического клона. Автор: Nature Ecology & Evolution (2025). DOI: 10.1038/s41559-025-02827-z

Исследование, опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution, показывает неожиданный эволюционный механизм: иногда потеря генов, а не их приобретение, помогает бактериальным патогенам выживать и процветать.

Учёные из Автономного университета Барселоны и Шанхайского института иммунитета и инфекции Китайской академии наук изучали Vibrio parahaemolyticus — бактерию, вызывающую пищевые отравления морепродуктами и инфекции при контакте морской воды с ранами.

Исследователи сосредоточились на пандемическом клоне бактерии, который впервые обнаружили в Японии в 1996 году. В Испании его впервые выявили в 2004 году в Галисии, где он вызвал вспышку гастроэнтерита у 80 человек.

Учёные заметили, что разные подтипы бактерии сменяли друг друга волнами, подобно вариантам COVID-19. Доминирующий тип Wave-4 стал причиной большинства человеческих инфекций.

Анализ генома показал, что преимущество Wave-4 обеспечила не новая мутация или ген, а потеря группы генов, отвечающих за использование путресцина — молекулы, содержащейся в окружающей среде и человеческом кишечнике.

Эта потеря дала бактерии два ключевых преимущества:

• Улучшенное формирование биоплёнок, защищающих от стресса и облегчающих выживание при длительных путешествиях
• Более эффективное прилипание к человеческим клеткам и колонизация кишечника

Интересно, что потеря генов также сделала инфекции менее тяжёлыми, что соответствует гипотезе эволюционного компромисса вирулентности: слишком смертельные патогены хуже распространяются.

Аналогичную потерю генов учёные обнаружили у Vibrio cholerae и Escherichia coli, что указывает на конвергентную эволюцию — независимое развитие сходных черт у разных организмов.

«Долгое время потерю генов рассматривали как биологический распад, — говорит Ян Чао. — Но наше исследование показывает, что это может быть умным эволюционным ходом. В нашем модельном виде именно потеря правильных генов в нужное время сделала патоген более успешным».

Исследование, основанное на анализе 8600 геномов с шести континентов, проливает свет на 30-летнюю загадку глобального распространения V. parahaemolyticus.