- Устойчивость к антибиотикам – это серьезная экологическая проблема
- «Микробам не нравится нести лишний груз»
- Эксперимент, показывающий, как две бактерии избавляются от антибиотикорезистентности
- Практическое применение
Способность бактерий нести и передавать гены, дающие им преимущества к выживанию, такие как устойчивость к антибиотикам, зависит от того, достаточно ли кислорода и питательных веществ содержит окружающая их среда. Если перекрыть им доступ к этим жизненно необходимым ресурсам, бактерии пожертвуют частью своего метаболического груза ради выживания.
Таким является вывод американской группы исследователей, возглавляемой инженером-экологом Педро Альваресом из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас, опубликовавшей свое исследование в онлайн-журнале Environmental Science and Technology.
Устойчивость к антибиотикам – это серьезная экологическая проблема
Альварес с коллегами пытаются найти способы контроля над устойчивыми генами в окружающей среде. В отчете они отмечают, что распространение устойчивости к антибиотикам не только касается здоровья людей, но также является серьезной проблемой для окружающей среды, о чем многие даже не подозревают.
Он считает, что одним из путей, по которым резистентные гены попадают в почву, и затем, в конечном счете, в воду и пищу, являются базы концентрированного кормления животных (CAFOs, от «confined animal feeding operations»).
«Значительная часть бактерий, устойчивых к антибиотикам, появляется в животноводстве, где наблюдается чрезмерное, неправильное использование или даже злоупотребление антибиотиками», - говорит Альварес.
«Микробам не нравится нести лишний груз»
Альварес продолжает объяснение того, как ему и его команде пришла в голову идея, что «микробам не нравится нести лишний груз». Другими словами, они «сбрасывают гены, которые не используют, из-за метаболического груза, т.е. высоких затрат энергии на их сохранение», - поясняет он.
В своем отчете они описывают, как через 120 поколений «голодающие» бактерии Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка) предпочитают сэкономить столь ценную для них энергию, чем потратить ее на передачу будущим поколениям участка ДНК (плазмиды), который дал им способность противостоять действию тетрациклина.
Плазмиды – это замкнутые молекулы ДНК, способные реплицироваться автономно. Они могут встраиваться в клетки других видов путем, так называемого горизонтального переноса генов. Пример плазмиды, дающей бактерии устойчивость практически ко всем видам антибиотиков, - это NDM-1.
Эксперимент, показывающий, как две бактерии избавляются от антибиотикорезистентности
Исследователи решили проверить свою идею на двух штаммах бактерий: синегнойной палочке (P. aeruginosa), которая может использоваться в качестве резервуара для резистентных к антибиотикам генов в окружающей среде, и «эталонный» резистентный штамм E. coli, выделенный из продуктов жизнедеятельности фермерских животных. Они вырастили колонии этих бактерий в условиях жесткой нехватки кислорода и питательных веществ и без следов тетрациклина в окружающей среде.
Результаты показали, что после 120 поколений в голодных условиях и при отсутствии тетрациклина, P. aeruginosa полностью избавлялись от плазмиды, резистентной к тетрациклину, тогда как E. coli сохраняла некоторое их количество даже через 500 поколений. В таких же условиях, но в присутствии тетрациклина, обе бактерии сохраняли свой уровень резистентности.
Практическое применение
Поскольку росту устойчивости к антибиотикам способствует процесс естественного отбора, ученые предлагают решать эту проблему с помощью того же механизма и как можно ближе к источнику возникновения резистентных бактерий.
Так, исследователи предлагают поместить анаэробный барьер в место слива отходов или точку их соприкосновения с окружающей средой. Самый дешевый способ – это поместить мульчу в дренажный канал. «Предотвратить легче, чем лечить», - напоминает Альварес.
