Можно спорить о масштабах и последствиях глобального изменения климата, но отрицать их наличие уже не приходится, как и негативное влияние на различные сферы жизни человека. Ученые разных специальностей ищут возможности если не решения, то хотя бы смягчения климатического кризиса. Как в этом жизненно важном для человечества вопросе могут помочь микроскопические вирусы бактерий – бактериофаги?

Для начала следует вспомнить, что одним из факторов глобального потепления считают парниковый эффект, который в свою очередь связан с выбросами в атмосферу парниковых газов, сопровождающими хозяйственную деятельность человечества. В частности речь идет о метане, который в грандиозных объемах выделяют жвачные животные, такие как коровы, козы, овцы.

Чтобы взять под контроль выбросы метана, ученые изучают кишечный микробиом домашнего скота, а именно микроскопических обитателей первого и самого большого отдела желудка жвачных животных – рубца.

Рубец – это фактически большой мешок, в котором многочисленные микроорганизмы-симбионты (бактерии, археи, грибы) ферментируют и, соответственно, обеспечивают переваривание целлюлозы и других растительных волокон, которые потребляет животное. Это сложный процесс, который может идти разными путями, но в конце концов приводит к образованию простых органических веществ, которые могут всасываться в кишечнике, а также значительных объемов углекислого газа и водорода.

На этом этапе к процессу подключаются представители архей – безъядерных микроорганизмов, которые во многом похожи на бактерии, но имеют важные структурные и биохимические особенности. Некоторые виды архей умеют создавать из углекислого газа и водорода газ метан, то есть являются метаногенами. В рубце археи умело синтезируют метан, который животное потом срыгивает, и газ попадает в атмосферу, где способствует развитию парникового эффекта.

Метаногены - не единственная, но одна из ключевых причин исследований микробиома жвачных животных. Уже были предложены различные пути ограничения выделения метана скотом, в том числе, антибиотики, определенные пищевые добавки, масла и тому подобное. Но наиболее перспективным методом угнетения деятельности метаногенов сегодня является применение бактериофагов.

Ученая из Великобритании Джессика Фридерсдорф (Jessica C. Friedersdorff), автор статьи на сайте Capsid & Tail, занимается исследованием микробиома жвачных животных и уверена, что фаги могут быть полезны как для лечения кишечных инфекций у скота, так и для уменьшения продукции метана археями*.

Читайте также: Применение бактериофагов в пищевой промышленности

Она считает, что исследования бактериофагов в контексте жвачных животных можно разделить на три направления:

- бактериофаги, как компонент микробиома жвачных животных (обзор на эту тему здесь),

- использование фагов для профилактики и лечения бактериальных инфекций у жвачных животных (данные имеются преимущественно по лечению инфекций E.coli),

- использование фагов в молочной и мясной промышленности (обзор на эту тему здесь).

Джессика Фридерсдорф планирует исследовать применение у жвачных животных фагов, специфичных против архей-метаногенов, а также против бактерий, которые потребляют вещества, полезные для самих животных. Для этого, по мнению ученой, надо четко определить бактерии-мишени, эффективные дозы фагов, их влияние на продукцию метана.

Читайте также: Фаговый коктейль против сальмонеллы испытали на птицеферме

* Friedersdorff, J. (2020). Using the little things to tackle the big things: Can we use phages to impact climate change? Capsid & Tail, (82). Retrieved from https://phage.directory/capsid/rumen-phage