Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание
Международный коллектив ученых из Университета Лестера, МГУ и МФТИ разработал математическую модель, которая открывает новые возможности для контроля и мониторинга распространения мелиоидоза в Юго-Восточной Азии.
Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Мелиоидоз — острая инфекционная болезнь, протекающая в виде тяжелого сепсиса с образованием множественных абсцессов в различных органах и приводящая в 40% случаев к летальному исходу. Особенно высок риск заражения у больных диабетом. Возбудитель мелиоидоз — бактерия Burkholderia pseudomallei (бацилла Уитмора), которая особенно активна в воде и почве. Болезнь широко распространена в Юго-Восточной Азии, а также Индонезии, Австралии, Западной и Восточной Африке.
«Мелиоидоз — серьезное и опасное заболевание, но многие исследования на эту тему в основном сводятся к исследованию бактерий, а фагам, которые обнаружены в местах обитания патогена, не уделяется должного внимания. Мы задались вопросом: можно ли предсказать изменение числа патогенных бактерий и какую роль в этом процессе играют фаги в зависимости от сезона и погодных условий», — рассказывает один из авторов исследования профессор Университета Лестера Андрей Морозов.
Для этого ученые разработали несколько математических моделей, которые предсказывают сезонную и ежедневную динамику размера популяций бактерий Burkholderia pseudomallei, связанных с зависимыми от температуры фагами, на рисовых полях в двух провинциях Таиланда (Сакэу и Накхонпханом). В качестве переменных использовались данные о температуре и уровне ультрафиолетового излучения.
Результаты моделирования показывают, что наиболее опасен период с марта по сентябрь. Основной источник смертности бактерий — заражение фагами, то есть вирусами, избирательно поражающими бактерии. Весной и летом, при высоком уровне ультрафиолетового излучения, фаги умирают, что приводит к росту числа бактерий без них. В то же время в богатой питательными веществами среде при сохранении постоянной интенсивности УФ решающую роль играет температура. Так, если она выше 35 градусов, фаг переходит в состояние, когда он уничтожает клетки бактерии (так называемый литический цикл), что позволяет контролировать размер популяции патогена. Модель также показывает, что количество свободных от фагов бактерий максимально вечером (около 20:00) и минимально утром (около 09:00).
Помимо ультрафиолетового излучения, на уровень свободных фагов влияют и используемые удобрения. Недавние исследования показывают, что химикаты на основе меди убивают фаги, как влияют другие — пока не известно. Однако они делают динамику непредсказуемой, что потенциально может быть опасно для человека.
«В отличие от лабораторных условий, в природе и у лизогена (бактерии, инфицированной фагом), и у патогенной бактерии есть ограничивающие факторы, от которых зависит размер их популяции. Чтобы сделать модель более реалистичной, мы измерили целый ряд реальных параметров фагов. Таким образом, модель предсказывает, при каком соотношении сезонных параметров повышается риск заражения мелиоидозом», — добавляет Андрей Летаров, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С. Н. Виноградского, профессор МФТИ и МГУ.
Модель показывает, как фаг взаимодействует с бактерией. Полученные результаты открывают целый ряд возможностей для контроля заболевания: начиная от пересмотра и определения графика полевых работ в зависимости от сезона, понимания того, в какое время могут потребоваться дополнительные меры безопасности, как, например, специальная экипировка, и заканчивая тем, какие удобрения не вредят фагам и могут быть использованы для ограничения популяции патогенных бактерий.
«Математическое моделирование позволяет делать прогнозы при различных режимах, в том числе оценить влияние глобального потепления на распространение эндемичных зон заболевания. Мы возобновляем исследование и уже осенью планируем провести серию экспериментов, чтобы более подробно изучить, как химикаты, используемые в сельском хозяйстве, влияют на уровень фагов в почве, как в ней взаимодействуют фаги и бактерии и какие ограничивающие факторы играют в этой среде существенную роль», — добавляет Андрей Морозов.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно