«Супербагам» — антибиотикорезистентным микробом – понадобилось пережить массовое вымирание, чтобы развить практически неуязвимую внутреннюю структуру.
Главные враги больниц – энтерококки – появились более 450 миллионов лет назад: во времена, когда животные только начинали осваивать сушу (и задолго до динозавров). Об этом говорится в новом исследовании госпиталя Massachusetts Eye and Ear. Исследование проводилось при поддержке Гарварда (и его программы по изучению резистентности антибиотиков) и Массачусетского технологического института. Авторы исследования представляют историю эволюции этих патогенов, историю развития организмов, провоцирующих большинство инфекций, которые невозможно вылечить антибиотиками.
О резистентности к антибиотикам говорят по всему миру. Некоторые микробы – в английской литературе их называют «superbugs» — супербаги, суперпаразиты, супер, в конце концов, головная боль – не поддаются вообще никаким антибиотикам. Особенно они волнуют больницы, так как около 5% пациентов борются с инфекциями в их присутствии. Ученые по всему миру ищут решения этой проблемы – и исследование эволюции антибиотикорезистентных микробов должно им помочь.
«Мы проанализировали геном и поведение современных энтерококков и смогли повернуть время вспять, чтобы понять, какими они были много лет назад – и как превратились в то, что мы видим сейчас, — говорит соавтор исследования Эшли М. Ёрл, лидер бактериально-геномной группы в МТИ и Гарварде. – Понимание того, как среда, в которой эти микробы жили, повлияла на их дальнейшее развитие могло бы помочь нам выяснить, как эти микробы будут адаптироваться к антибиотикам, рядом с антибактериальным мылом для рук, дезинфекторами и другими средствами, которые должны контролировать их распространение».
Ученые обнаружили: история бактерий берет начало на заре жизни. Бактерии появились около 4 миллиардов лет назад – и с тех пор жили на планете: и в воде, и на суше. Животные начали плавать в воде во время известное как Кембрийский взрыв – 542 миллиона лет назад. Они погрузились в мир бактерий, и те научились жить на и в них. Некоторые бактерии защищали животных и помогали им – здоровые микробы делают это по сей день; остальные жили вокруг животных, во враждебной среде, — они по сей день вызывают болезни. Животные вылезли на сушу 100 миллионов лет спустя – и прихватили микробы с собой.
Авторы исследования клеток обнаружили, что абсолютно все виды энтерококков – в том числе те, которые никогда не бывали в больницах, — резистентны к сухости, голоду, дезинфекторам и многим антибиотиками. Так как энтерококки обычно живут внутри всех (если не всех) животных суши, логично предполагать, что в вымерших животных они тоже жили – в том числе в динозаврах и первых двупароногих многоножках, первыми вылезшими на сушу.
Сравнение геномов этих бактерий показало: это действительно так. Кроме того, исследователи обнаружили, что энтерококки эволюционировали – появлялся новый вид бактерий – с каждым появлением нового животного. И в тех, кто появился после начала освоения суши, и в тех, кто пережил массовое вымирание, — в том числе Массовое пермское вымирание (около 251 миллионов лет назад).
Из морских животных типа рыб микробы переместились в океан: одна капля океанской воды, кстати говоря, содержит 5000 преимущественно безобидных бактерий. Они просочились к океанскому дну, богатому микроорганизмами – их проглотили черви, моллюски и другие океанские жители. Тех съели рыбы – и микробы продолжили путешествовать по пищевой цепочке. Однако на суше таким микробам сложно – они часто пересыхают и умирают.
Но не энтерококки! Энтерококки чрезвычайно крепкие и могут жить без воды и еды днями, что существенно помогает им выживать в госпиталях и не реагировать на дезинфекторы.
«Мы знаем, какие гены энтерококки получили сотни миллионов лет назад, когда безводная среда стала им ни по чём и когда они научились не реагировать на дезинфекторы и антибиотики», — говорит лидер исследования, Майкл С. Гилмор, главный ученый в госпитале Eye and Ear и директора Гарвардского института инфекционных болезней.
«Теперь наша задача – разработать новые типы антибиотиков и дезинфекторов специально для энтерококков и устранить угрозу для пациентов», — добавил Френсис Лебретон, первый автор исследования.
