2. Проникване в „кръстосаните” домени на растителните патогенни бактерии
Животът на Земята е разнообразен и взаимообвързан: все още не е описана екосистема, която приютява организми само от един вид. Взаимодействията между организмите в една екосистема могат да бъдат много различни по своя характер – от полезни или неутрални до вредни. Обикновено инфекциозното заболяване се определя като резултат от вредни взаимодействия и е ограничено до определена комбинация от участници – гостоприемник (болните) и патогени (агент, причиняващ заболяването). Инфекциозната болест може да бъде определена като биологичен процес, който води до нарушаване на нормалната физиология на многоклетъчния организъм в отговор на наличието на патогенни микроорганизми върху или в тялото.
Заболяванията се различават по своето проявление, но винаги преминават през три основни етапа: адхезия, инвазия и колонизация. Патогените са развили приспособления за осъществяване на всеки един етап от инфекциозния процес с цел да инфектират различни гостоприемници, като в някои случаи това са членове на различни биологични домени. Скоковете между гостоприемници от различни царства се дефинират като „кръстосани“ в случаите, когато микроорганизмите обикновено колонизират предимно един домен, но са в състояние многократно да заразяват видове, принадлежащи към друго биологично царство. Кръстосаното заразяване се наблюдава по-често в животинското царство, но през последните години са описани редица примери на кръстосани инфекции между растенията и човека. Инфекциозният процес протича и в двете посоки: 1) заразяване и причиняване на болести по растенията от човешки патогени, и 2) причиняване на инфекциозни заболявания у хората от фитопатогенни растения. Терминът „човешки патогени върху растенията“ (HPOP) е предложен наскоро за обозначаване на патогени, които обитават, колонизират, заразяват или по друг начин си взаимодействат с растения.
Стратегиите за предизвикване на заболявания в таксономично несвързани гостоприемници, използвани от патогени, участващи в кръстосани инфекции, представляват особен интерес, тъй като растителните и животинските (човешките) организми имат отличителни физически бариери и защитни реакции. Докато облигатните човешки патогени или фитопатогени развиват предимно фактори за преодоляване на физическите бариери и вродените защитни сили на определен гостоприемник, за кръстосаните патогени се изисква наличие на разнообразна библиотека от гени и стратегии за преодоляване на специфичните защитни бариери на всеки отделен домакин от различните биологични царства. За проявление на вирулентността и патогенността, както и за развитие на болестта и нейното разпространение до всеки гостоприемник се налага патогените да притежават универсален набор от фактори, които осигуряват закрепване (адхезия) на патогена, проникване и колонизация, или с други думи трябва да прилагат универсална стратегия за заболяване, при което един и същ пакет от патогенни фактори да е ефективен за всички гостоприемници. Фитопатогенните бактерии използват специфични детерминанти, които подпомагат нарушаването на подсилените клетъчни стени и манипулират физиологията на растенията, с което улесняват процеса на заболяване. Човешките патогени използват детерминанти (адхезини, инвазини и токсини), чрез които използват физиологията на бозайниците, за да преодоляват силно развитите адаптивни имунни отговори. Патогенните микроорганизми с потенциал за кръстосани скокове между таксономичните царства трябва да могат да влязат в тесен и постоянен контакт с потенциалните гостоприемници и да бъдат в състояние да преодолеят или да избегнат защитата на макроорганизма. Възпроизвеждането на агенти, участващи в кръстосани инфекции, в или в близост до новия гостоприемник осигурява предаването или освобождаването на успешни генотипове. Адаптирането към гостоприемник от различни домени включва точкови мутации, генетични пренареждания, придобиване на нови генетични елементи, които допринасят за повишаване на вирулентността или специфичността към гостоприемника. Идентифицирането на тези генетични детерминанти при микроби с растителен и човешки патогенен потенциал може да осигури по-добро разбиране на еволюцията на фитопатогенността, както и да изясни ролята на растенията като потенциални резервоари за клинично значими бактерии.
В последните години са описани неочаквано голям брой бактериални и гъбни патогени, способни да осъществяват кръстосани инфекции в различни домени. Грам-отрицателното бактериално семейство Enterobacteriaceae, което включва много от човешките патогени, свързани с растителните храни (например родовете Escherichia, Salmonella и Shigella), съдържа редица родове, които са типични фитопатогени (Enterobacter, Erwinia, Pantoea, Pectobacterium и т.н.) и причиняват болести по растенията като главня, повяхване и меко гниене. Таксономичната свързаност на тези растителни и човешки патогени повдига интересни въпроси, свързани с биологичната им роля. Все още не е ясно дали се касае за конкуренция за нишата на обитаване, или за синергизъм, за хоризонтален обмен на нуклеинови киселини в защитените растителни ниши или дори за разширяване на обхвата от гостоприемници. Такива микробните видове се означават като crossover (кръстосани) патогени, тъй като инфектират и причинят болести както по растенията, така и при хората. Патогените, признати за способни да инфектират различни биологични царства (cross-kingdom pathogens), включват няколко бактериални вида, които обичайно обитават растителните повърхности и са компонент на ризосферния микробиом: Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Dickeya spp., Enterococcus faecalis, Serratia marcescens, Agrobacterium tumefaciens,Phytophthora infestans, Salmonella enterica, Escherichia coli и Listeria monocytogenes.
