Wymiana genów oporności między bakteriami glebowymi a patogenami

Bakterie glebowe i wywołujące ludzkie choroby wymieniły się ostatnio co najmniej 7 genami lekooporności - twierdzą naukowcy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis.

Ta ważna konstatacja uzmysławia, że trzeba jeszcze odpowiedzieć na kilka pytań, m.in.: czy geny przeskoczyły z bakterii glebowych na chorobotwórcze, czy na odwrót oraz czy stanowią one, jak to ujmują autorzy artykułu opublikowanego na łamach Science, czubek góry lodowej dzielonej oporności. Amerykanie podkreślają też, że w ramach przyszłych badań należy określić, w jakim stopniu opisane zjawisko utrudnia kontrolę patogenów. Nie wolno przy tym zapominać, że stosowane dzisiaj antybiotyki są naszymi wersjami składników wykorzystywanych przez bakterie w walce o zasoby od bardzo, bardzo dawna...

Jak wiemy, antybiotyki dostają się do środowiska, a uzyskane wyniki sugerują, że może to wzmacniać lekooporność u bakterii glebowych, które z kolei udostępnią opracowane przez siebie metody bakteriom wywołującym ludzkie choroby - tłumaczy Kevin Forsberg. Wystarczy, że rolnicy stosują antybiotyki u bydła lub do kontroli bakterii żyjących na roślinach, by na bakterie glebowe zadziałała silna presja ewolucyjna w kierunki lekooporności. Później w jakiś sposób geny kodujące tę oporność przedostaną się na ludzkie patogeny i problem gotowy. Niewykluczone też, że ludzkie patogeny przenikają do środowiska i wchodzą w interakcje z bakteriami glebowymi. Najprawdopodobniej transfer genów oporności zachodzi w obu kierunkach.

Naukowcy prowadzący wcześniejsze badania zidentyfikowali u różnych szczepów bakterii glebowych liczne geny oporności, jednak, w odróżnieniu od wspomnianych 7, nie przypominały one swoich analogów u bakterii chorobotwórczych, co oznacza, że wymiana między społecznościami bakteryjnymi nastąpiła dawno temu.

By uzyskać lepszy obraz zakresu wymiany genów oporności, zespół doktora Gautama Dantasa wyizolował bakterie glebowe z próbek pobranych w różnych okolicach USA. Bakteryjne DNA podzielono na małe fragmenty, a następnie zastosowano losową insercję u wrażliwego na leki szczepu pałeczki okrężnicy (Escherichia coli). Zmienione E. coli wystawiano na oddziaływanie różnych antybiotyków. Wiedzieliśmy, że E. coli, które kontynuowały wzrost po tym zabiegu, podchwyciły od bakterii glebowych gen ułatwiający walkę z antybiotykami.

Z pałeczek, które przeżyły, usunięto później DNA bakterii glebowych i wdrożono technologię masowego sekwencjonowania (ang. high-throughput sequencing). Gdy porównano geny antybiotykooporności bakterii glebowych - w sumie 110 - i bakterii chorobotwórczych, okazało się, że w niektórych przypadkach identyczna była nie tylko część kodująca białka, ale i pobliskie sekcje regulujące aktywność genu. Siedem genów w 100% pokrywało się z genami wyekstrahowanymi z patogenów z próbek klinicznych pochodzących ze wszystkich głównych kontynentów. W raporcie Amerykanie wskazywali m.in. na oportunistyczne pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), a także na pałeczki dżumy (Yersinia pestis).

Jako że bakterie tworzą duże populacje i szybko się namnażają, mutacje i inne zmiany DNA akumulują się u nich dużo szybciej niż u ludzi. Brak zmian w genach oporności sugeruje, że zidentyfikowane przez ekipę z Uniwersytetu Waszyngtona transfery nastąpiły naprawdę niedawno. U niektórych bakterii glebowych geny występowały w klastrach, co zapewniało wielolekooporność.

lekooporność antybiotykooporność bakterie glebowe Escherichia coli transfer