Бактерије су изузетно прилагодљиве, успевају на неким од најсуровијих места на Земљи, од кључајућих топлих извора до дубоког смрзавања далеко испод нуле. Ледене пећине су једно такво екстремно станиште, дом различитих микроорганизама које научници тек почињу да разумеју. Ова замрзнута окружења могу садржати огромне залихе генетског материјала који су углавном неистражени.
У Румунији, истраживачи су недавно испитали бактеријски сој који је био заробљен у слоју леда старом 5.000 година унутар подземне пећине. Анализирајући његов профил отпорности на антибиотике, открили су да овај древни микроб може помоћи научницима да боље разумеју како се отпорност на антибиотике развија и шири природно. Налази су објављени у Границе у микробиологији.
„Тхе Псицхробацтер СЦ65А.3 бактеријски сој изолован из ледене пећине Сцарисоара, упркос свом древном пореклу, показује отпорност на више савремених антибиотика и носи преко 100 гена повезаних са резистенцијом“, рекла је ауторка др Кристина Пуркареа, виши научник на Институту за биологију у Букурешту Румунске академије. биотехнолошки потенцијал“.
Како се древни микроби одупиру савременим лековима
Псицхробацтер СЦ65А.3 припада групи бактерија прилагођених хладноћи познатих као Псицхробацтер. Док неки чланови овог рода могу изазвати инфекције код људи или животиња, они се такође сматрају обећавајућим за примену у биотехнологији. До сада се, међутим, мало знало о томе како ове бактерије реагују на антибиотике. „Проучавајући микробе као нпр Псицхробацтер СЦ65А.3 извучен из миленијумских наслага пећинског леда открива како је отпорност на антибиотике еволуирала природно у окружењу, много пре него што су савремени антибиотици икада коришћени“, објаснио је Пурцареа.
Да би извукао организам, тим је избушио 25-метарско ледено језгро из дела пећине званог Велика дворана, ухвативши замрзнути рекорд у распону од 13.000 година. Да би се спречила контаминација, узорци леда су затворени у стерилне кесе и транспортовани у смрзнутим условима назад у лабораторију. Тамо су научници изоловали бактеријске сојеве и секвенцирали њихове геноме како би идентификовали гене одговорне за преживљавање екстремне хладноће, као и гене повезане са отпорношћу и активношћу на антимикробне лекове.
Истраживачи су затим тестирали СЦ65А.3 против 28 антибиотика у 10 различитих класа. Ови лекови се обично преписују или резервишу за озбиљне бактеријске инфекције. Неки су већ били повезани са познатим генима отпорности или мутацијама, што је омогућило тиму да упореди предвиђене механизме отпорности са стварним лабораторијским резултатима. „Десет антибиотика на које смо открили отпорност се широко користе у оралним и ињекционим терапијама које се користе за лечење низа озбиљних бактеријских инфекција у клиничкој пракси“, приметио је Пурцареа. Међу њима су били рифампицин, ванкомицин и ципрофлоксацин, лекови који се користе за лечење стања као што су туберкулоза, колитис и УТИ.
СЦ65А.3 је први Псицхробацтер сој за који је утврђено да је отпоран на одређене антибиотике, укључујући триметоприм, клиндамицин и метронидазол. Ови лекови се обично користе за лечење УТИ и инфекција које утичу на плућа, кожу, крвоток и репродуктивни систем. Профил отпорности соја сугерише да би бактерије прилагођене хладном окружењу могле да послуже као резервоари гена отпорности, који су сегменти ДНК који омогућавају преживљавање када су изложени антибиотицима.
Топљење леда и ширење гена отпора
Ово откриће представља и потенцијалне ризике и могућности. „Ако отапање леда ослободи ове микробе, ови гени би се могли проширити на модерне бактерије, додајући глобалном изазову отпорности на антибиотике“, рекао је Пурцареа. „С друге стране, они производе јединствене ензиме и антимикробна једињења која би могла да инспиришу нове антибиотике, индустријске ензиме и друге биотехнолошке иновације.“
Генетска анализа Псицхробацтер СЦ65А.3 је открио скоро 600 гена са непознатим функцијама, указујући на у великој мери неискоришћени ресурс за откривање нових биолошких процеса. Тим је такође идентификовао 11 гена који могу имати способност да убијају или инхибирају бактерије, гљивице, па чак и вирусе.
Како отпорност на антибиотике наставља да расте широм света, увиди древних микроба постају све вреднији. Проучавање генома сачуваних у леду помаже научницима да прате како се отпор појавио и ширио много пре него што је модерна медицина постојала. „Ове древне бактерије су неопходне за науку и медицину“, закључио је Пурцареа, „али пажљиво руковање и мере безбедности у лабораторији су од суштинског значаја за ублажавање ризика од неконтролисаног ширења“.
