Oscillating bacterial expression states generate herd immunity to viral infection
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Hypermutable loci are widespread in bacteria as mechanisms for rapid generation of phenotypic diversity, enabling individual populations to survive fluctuating, often antagonistic, selection pressures. As observed for adaptive immunity, hypermutation may facilitate survival of multiple, spatially-separated bacterial populations. We developed an ‘oscillating prey assay’ to examine bacteriophage (phage) spread through populations of Haemophilus influenzae whose phage receptor gene, lic2A , is switched ‘ON’ and ‘OFF’ by mutations in a hypermutable tetranucleotide repeat tract. Phage extinction was frequently observed when the proportion of phage-resistant sub-populations exceeded 34%. In silico modelling indicated that phage extinction was interdependent on phage loss during transfer between populations and the frequency of resistant populations. In a fixed-area oscillating prey assay, heterogeneity in phage resistance was observed to generate vast differences in phage densities across multiple bacterial populations resulting in protective quarantining of some populations from phage attack. We conclude that phase-variable hypermutable loci produce bacterial ‘herd immunity’ with resistant intermediary-populations acting as a barricade to reduce the viral load faced by phage-sensitive sub-populations. This paradigm of meta-population protection is applicable to evolution of hypermutable loci in multiple bacteria-phage and host-pathogen interactions. Importance Herd immunity is a survival strategy wherein populations are protected against invading pathogens by resistant individuals within the population acting as a barrier to spread of the infectious agent. Although, this concept is normally only applied to higher eukaryotes, prokaryotic organisms also face invasion by infectious agents, such as bacterial viruses, bacteriophage (phage). Here we use novel experimental approaches and mathematical modelling, to show that bacteria exhibit a form of herd immunity through stochastically generated resistant variants acting as barricades to phage predation of sensitive cells. With hypermutable loci found in many prokaryotic systems, this phenomenon may be widely applicable to phage-bacteria interactions and could even impact phage-driven evolution in bacteria.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».