Намагаючись встояти перед антибіотиком, кишкова паличка починає розмножуватися втричі швидше.
Ми знаємо, що антибіотики діють проти бактерій, проте часто буває так, що бактерії пристосовуються до антибіотиків. І тоді біологам і медикам доводиться шукати нові речовини, які б діяли на бактерій. Шукаючи такі речовини, вкрай корисно знати, як взагалі проявляється лікарська стійкість, як розвивається і від чого залежить.
Дослідники з Ексетерського університету експериментували з кишковою паличкою і антибіотиком докциклином з групи тетрациклінів, які гальмують на біосинтез білка в бактеріальних клітинах. Кишкова паличка після обробки доксицикліном, як і очікувалося, стала стійкою до антибіотика, але, крім того, бактерії починали рости швидше, і в результаті їх колонії виявлялися в три рази більше, ніж колонії бактерій, які не покуштували доксицикліну. Здатність до прискореного зростання зберігалася і після того, як антибіотик прибирали з живильного середовища.
Адаптації бактерій до навколишнього середовища, з її несприятливим фактором - найнаочніший приклад того, як працює природний відбір: завдяки тому, що бактерії розмножуються з величезною швидкістю, в їх популяції досить скоро закріплюються індивідууми (якщо так можна сказати про одноклітинні) з відповідними мутаціями, що дозволяють вижити в нових умовах.
Ось і зараз авторам роботи вдалося знайти в геномі доксициклін-стійких кишкових паличок дві зони, в яких відбулися великі зміни. По-перше, бактерії обзавелися додатковими молекулярними насосами, що викачують антибіотик з клітини (втім, це «ноу-хау» спостерігали багато разів і раніше, і у різних видів мікроорганізмів).
По-друге, з геному кишкових паличок зникли шматки, що відповідають «сплячому» вірусу. Багато вірусів можуть вбудовувати себе в ДНК господаря, так у ній і залишатися, переходячи з покоління в покоління і перебуваючи в неактивному стані. Вірусні гени можуть навіть у чомусь стати в нагоді клітці - наприклад, кишкова паличка з їх допомогою запускає процес саморуйнування. Навіщо їй це потрібно?
Справа в тому, що коли бактерії ростуть на твердому субстраті, вони формують так звані біоплівки, в яких бактеріальні клітини занурені в особливу міжклітинну речовину - матрикс. Біоплівка дуже міцно тримається на поверхні субстрату і дуже стійка до фізичних і хімічних впливів. Молекули біоплівкового матриксу вивільняються з клітин, що руйнуються, так що, саморуйнуючись, бактерії допомагають зростанню колонії.
Але зараз кишкових паличок вирощували в рідкому середовищі, де сформувати біоплівку було просто неможливо. Натомість, позбувшись вірусних генів саморуйнування, бактерії збільшили «народжуваність»: адже якщо клітина не загинула, вона почне ділитися і збільшить чисельність колонії - що особливо своєчасно, коли навколо плаває небезпечний антибіотик.
Повністю результати досліджень опубліковані в Nature Ecology & Evolution. Звичайно, у бактерій є й інші способи придбати лікарську стійкість і примножити власну чисельність, незважаючи на терапію. Однак у деяких випадках (і особливо - у разі патогенних штамів кишкової палички) лікування може стати більш ефективним, якщо ми навчимося враховувати обидві молекулярно-генетичні хитрощі, про які тільки що йшла мова.
За матеріалами Phys.org.