Энтерококки, представляющие собой одну из самых распространённых разновидностей так называемых «сверхинфектов», инфекционных агентов, резистентных к большинству существующих антибиотиков, произошли от бактерий, живших на нашей планете 450 млн лет назад. То есть, задолго до появления динозавров, в те времена, когда первые животные только начали выползать на сушу. К такому выводу пришли авторы исследования, проводившегося на базе Института Бродов (Broad Institute), совместного проекта Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) и Гарвардского университета (University of Harvard).
Резистентность бактерий к антибиотикам сегодня — одна из самых серьёзных глобальных проблем общественного здравоохранения. Некоторые микроорганизмы, получившие название сверхинфектов, невосприимчивы практически ко всем антибактериальным препаратам. Особенно остро эта проблема стоит в больницах, где внутрибольничными инфекциями заражается около 5% пациентов. Учёные по всему миру пытаются найти решение, используя для этого разные методы. Например, исследователи из Института Броудов решили заглянуть в «родословную» сверхинфектов, надеясь отыскать там информацию, которая помогла бы справиться с полирезистентными бактериями.
«Анализируя геном и поведение современных энтерококков, мы смогли «обратить время вспять» и увидеть, как эти микроорганизмы сформировались, став такими, какие они есть сейчас, — рассказывает соавтор исследования Эшли Эрл (Ashlee Earl), руководитель Группы бактериальной геномики (Bacterial Genomics Group) в Институте Бродов. — Если понять, как среда, в которой живут микроорганизмы, влияет на их свойства, можно сделать и следующий шаг. Предсказать, как бактерии будут адаптироваться к антибиотикам, антибактериальному мылу, дезинфектантам и другим веществам, созданным, чтобы контролировать распространение микробов».
Картина, которую исследователи собрали в ходе работы, отсылает нас к заре жизни. Бактерии появились на Земле около 4 млрд лет назад. С тех пор они населяют нашу планету, в том числе — её моря и океаны. 543 млн лет назад в мировом океане появились первые животные — и бактерии научились жить внутри них и на поверхности их тел. Некоторые бактерии стали защищать своих хозяев и служить им, в то время как другие начали вызывать заболевания. Так продолжается и по сей день. Когда животные выползли на сушу приблизительно через 100 млн лет после своего возникновения, они взяли микробов с собой.
Авторы исследования, опубликованного в издании Cell, установили, что все виды энтерококков, в том числе те, которые никогда не жили в больницах, устойчивы к высыханию, голоданию, а также некоторым видам дезинфектантов и антибиотиков. Поскольку энтерококки обнаруживаются в ЖКТ большинства (если не всех) ныне существующих животных, учёные предположили, что эти микробы населяли и желудочно-кишечный тракт уже исчезнувших представителей животного царства, например динозавров. Сравнение бактериальных геномов подтвердило эту гипотезу. Более того, исследователям удалось установить, что новые виды энтерококков появлялись сразу после возникновения новых разновидностей животных — например сухопутных.
Бактерии, населяющие ЖКТ морских животных, например рыб, выделяются непосредственно в океан. Одна капля морской воды содержит около 5000 в основном безвредных микроорганизмов. Эти бактерии опускаются на дно в богатые микроорганизмами осадочные отложения, где их немедленно поедают черви, моллюски и другие морские мусорщики. Затем эти животные становятся добычей рыб — и бактерии продолжают циркулировать по описанному кругу.
На суше дело обстоит иначе. Микроорганизмы выделяются с экскрементами животных, высыхают и, как правило, погибают. Но не энтерококки. Эти бактерии отличаются необычайной устойчивостью к высыханию и нехватке пищи — качества, которые помогают энтерококкам выживать как в дикой природе, так и в больницах.
«Теперь мы знаем, какие гены были получены энтерококками сотни миллионов лет назад, тогда, когда эти бактерии получили устойчивость к высыханию, а заодно и к воздействию дезинфектантов и антибиотиков, атакующих клеточную мембрану», — рассказывает ведущий автор исследования Майкл Гилмор (Michael Gilmore), руководитель Гарвардского института инфекционных заболеваний (Harvard Infectious Disease Institute).
«Целью наших исследований станет разработка новых типов антибиотиков и дезинфектантов, воздействующих непосредственно на энтерококков. Они должны перестать быть угрозой для госпитализированных пациентов», — добавляет соавтор работы Франсуа Лебретон (Francois Lebreton).