Tömeges fajkihaláson edződött baktériumaink
Az antibiotikum-rezisztens baktériumok 450 millió éve alakulhattak ki, jóval a dinoszauruszok előtt. Azóta tömeges kihalásokat éltek túl, ami a kórházi szuperbaktériumok eddigi elpusztíthatatlanságát is megmagyarázza, de ennek most vége szakadhat, írja a Cell tanulmánya.
A kórházak vezető szuperbaktériumai, az enterococcusok ősei 450 millió évvel ezelőtt alakulhattak ki – azidőtájt, amikor az állatok először tették ki a lábukat a szárazföldre (így jóval a dinoszauruszok előtt), írják az antibiotikum-rezisztencia kutatásával foglalkozó harvardi program, a Massachusetts Eye and Ear és a MIT kutatói. A Tracing the Enterococci from Paleozoic Origins to the Hospital című tanulmány beszámol e pathogének evolúciós történetéről, és azt is megmagyarázza, hogyan fejlesztették ki azokat a tulajdonságaikat, amelyek majdnem elpusztíthatatlanná és a kórházak rettegett antibiotikum-rezisztens kórokozóivá teszik őket.
Ma a kórházakban a betegek 5%-a kap valamilyen fertőzést kórházi tartózkodása alatt. A tudósok világszerte nagy erőkkel keresik a megoldást az antibiotikum-rezisztens kórházi fertőzésekre, ebben a munkában az antibiotikum-rezisztencia kialakulásának és evolúciójának megértése nagy segítséget nyújthat. Mint nyilatkozatában a tanulmány egyik szerzője, Ashlee M. Earl elmondja, a ma élő enterococcusok genomjának és viselkedésmintáinak elemzése révén kutatótársaival képesek voltak visszatekerni az órát az enterococcusok kialakulásának idejéig, és megfejtették, hogyan alakultak mai formájukra. Annak megértése, hogy környezetük hatására hogyan alakultak ki a mikrobákban új tulajdonságok, segíthet annak előrejelzésében, hogyan fognak ugyanezek a mikrobák az antibiotikumokhoz és fertőtlenítőszerekhez adaptálódni, tette hozzá a MIT és a Harvard bakteriális genomikai csoportjának vezetője.
A történet, amit a kutatók a darabokból összeraktak, az élet hajnalán kezdődik. A baktériumok 4 milliárd évvel ezelőtt alakultak ki, és hamarosan a Föld minden részét belakták, a tengereket is. Az állatok a tengerben jelentek meg először a Kambriumi Robbanás idején, 542 millió évvel ezelőtt, és a baktériumok megtanultak rajtuk és bennük is megélni; egyesek ezek közül hasznosak az állatok számára, mint a bélbaktériumok, mások semlegesek vagy kártékonyak, betegségokozók.
Ahogy az állatok kiléptek a szárazföldre 100 millió évvel ezután, velük mentek a mikrobáik is. A Cell-tanulmány szerzői feltárták, hogy valamennyi enterococcus-faj, köztük azok is, amelyek sosem tűntek fel a kórházakban, természetüktől fogva rezisztensek a szárazságra, éhezésre, fertőtlenítőkre és sok antibiotikumra.
Mivel normális körülmények között enterococcusok minden szárazföldi állat beleiben élnek, a kutatók úgy vélték, enterococcusok élhettek azoknak a szárazföldi állatoknak a beleiben is, amelyek ma már kihaltak, így pl. a dinoszauruszokban vagy azokban az ezerlábúszerű organizmusokban, amelyek először tették a lábukat a szárazföldre.
A ma élő enterococcusok genomjának összehasonlítása révén a kutatók be is bizonyították, hogy ez volt a helyzet. A kutatók azt is kimutatták, hogy bármikor, amikor új állatfaj jelent meg, egyben újfajta enterococcus is megjelent azok belében. Ez így történt akkor is, amikor számos új állatfaj alakult ki közvetlenül a szárazföldre lépés után, és akkor is, amikor új állatfajok jöttek létre közvetlenül a tömeges fajkihalások, különösen a legnagyobb, a perm és a triász kor közötti, negyed milliárd éve (pontosabban 251 millió éve) bekövetkezett nagy kihalás után.
A tengeri állatok, pl. halak intesztinális mikrobái az óceánba ürülnek (a tengervíz egy-egy cseppje általában 5000 ártalmatlan baktériumot is tartalmaz), majd a tengerfenék mikroba-gazdag üledékébe süllyednek, ahol férgek, kagylók fogyasztják el őket. A férgeket, kagylókat halak eszik meg, így a mikrobák cirkulálhatnak a táplálékláncon belül. Ezzel szemben, szárazföldön a mikrobák a széklettel gyakran száraz körülmények közé kerülnek, így legtöbbjük kiszárad és elpusztul.
Nem így az enterococcusok. Ezek a baktériumok szokatlanul edzetté váltak, és túlélik a szárazságot, éhezést egyaránt; az edzettség pedig jól jön nekik kórházakban is, ahol fertőtlenítőszerekkel próbáljuk megtámadni őket.
Most már azonban tudjuk, milyen géneket szereztek az enterococcusok százmillió évekkel ezelőtt, amikor a szárazság-rezisztenciájuk kifejlődött, és amelyek révén eddig ellen tudtak állni a sejtfalukat támadó fertőtlenítő szereknek és antibiotikumoknak is – mondja a tanulmány utolsó szerzője, Michael S. Gilmore –; ezek a gének most a gyógyszerkutatásokban az új típusú antibiotikumok és dezinficiensek célpontjai lesznek, és lehetővé teszik, hogy megszabadítsuk az enterococcusoktól a hospitalizált betegeket.
