Способность патогенных бактерий вырабатывать устойчивость против антибиотиков представляет все большую опасность для человеческого здоровья. Выясняется, что наши микроскопические враги даже более коварны, чем мы подозревали: они используют скрытые генетические изменения, чтобы активизировать быструю эволюцию под воздействием стресса, и приобретают антибиотическую устойчивость отнюдь не единственным способом. В общем, бактерии способны вырабатывать резистентность к антибиотикам ранее неизвестными науке способами, сообщает пресс-служба Американского института физики, анонсируя статью, вышедшую в журнале Biomicrofluidics.
«Осознание того, насколько эффективно бактерии умеют выдерживать борьбу с лекарствами — отрезвляет, — говорит Роберт Остин (Robert Austin), биофизик из Принстона. — Это показывает, что антибиотики нужно использовать гораздо осторожнее, чем мы это делаем».
Остин и его коллеги специализируются на разработке специальных заполненных жидкостью микроструктур, предназначенных проверять теории бактериальной эволюции. Вместо использования пробирок и чашек Петри они строят приборы, которые, как они считают, лучше отражают естественные экологические ниши. Команда использует микроструйное устройство, содержащее около 1000 соединенных микроскопических сред обитания, в которых растут популяции бактерий. Устройство создает градиент питательных средств и антибиотиков, похожий на тот, что может быть найден в естественной среде обитания бактерий: на деснах и других частях тела.
Из прежних экспериментов известно, что «дикий» тип E.coli быстро развил в себе защиту от антибиотика. Ученых интересовало, выработает ли ее мутантный штамм GASP (Growth advantage in stationary phase) тот же механизм защиты.
Отсеквенировав геномы бактериальных колоний «дикой» E.coli и GASP, подверженные действию ципрофлоксацина, исследователи обнаружили, что бактерии достигли сходного уровня защиты разными путями. Один из штаммов GASP эволюционировал так, что более не нуждался в создании биопленки для того, чтобы пережить стресс. Он сделал это, позаимствовав кусок ДНК, оставшийся от вируса, инфицирующего бактерии. Другой штамм не стал исключать возможность образования биопленок, продемонстрировав, что эволюция может перестраховываться.
Вирусы постоянно встраивают свою ДНК в бактерии, и иногда остаются куски ДНК, уже не несущие какой-либо функции. В норме, остаточная ДНК может не помогать и не мешать бактерии, но при стрессе бактерия может использовать новую ДНК, чтобы быстро приобрести мутации, защищающие ее от антибиотков.
Фото превью: Wikimedia Commons
.jpg#file){kind=link}
