Бактерия «спит», затем стремительно развивается для формирования устойчивости к воздействию антибиотиков

Устойчивость к воздействию антибиотика является главной проблемой мирового масштаба. Согласно информации Всемирной организации здравоохранения, устойчивость к воздействию антибиотика возросла до критически большого уровня во всех частях земного шара, и новые механизмы сопротивления появляются и распространяются повсеместно, угрожая способности человечества лечить общие инфекционные заболевания. Но как эти механизмы устойчивости бактерий появились и как мы можем остановить их эволюцию – пока не понятно. Исследователи показывали, что единственным способом выживания бактерии в антибиотике является развитие механизма «таймера», который делает бактерии неактивными на период действия антибиотика. Но антибиотик убивает бактерии, когда они просыпаются, поэтому самым простым решением является продолжение лечения антибиотиками. Sleeping bacteria В результатах нового исследования, опубликованного в журнале Science, ученые из Университета Хебрю, Иерусалим, отметили потрясающий альтернативный путь эволюции устойчивости у бактерии. После включения механизма «сна» популяция бактерий может увеличить устойчивость к действию антибиотика в 20 раз быстрее, чем при обычных условиях. В этом случае, продолжение употребления антибиотиков не уничтожит бактерию. Для исследования этого эволюционного процесса группа биофизиков во главе с профессором Натали Балабан и студентов Ирит Левин-Рейзман в Институте физики Рака Университета Хебрю, подвергли популяцию бактерий воздействию дневной дозы антибиотика в контролируемых лабораторных условиях, пока у бактерий не сформировалась устойчивость. Наблюдая за бактерией на протяжении эволюционного процесса, они обнаружили, что летальная доза антибиотика приводила к росту бактерий, которые короткое время бездействовали и были поэтому защищены от воздействия антибиотиков, поражающих активно размножающиеся бактерии. Как только бактерии приобретали способность становится неактивными (толерантными, устойчивыми), они стремительно мутировали для повышения устойчивости и имели возможность преодолевать воздействие антибиотиков.

Таким образом, бактерия научилась «пережидать» лечение антибиотиками. «Спящий режим» не только защищает их от губительного воздействия антибиотиков, но также является стартовой площадкой для дальнейшего приобретения новых факторов устойчивости.

Эти результаты показывают, что переносимость может играть важную роль в эволюции устойчивости популяции бактерий к постоянному циклическому воздействию антибиотиков высокой концентрации.

Эти результаты имеют важное применение для разработки новых антибиотиков, которые сдерживают эволюцию устойчивости путем применения лекарственных препаратов, способных также повреждать устойчивые бактерии. Обнаружение эволюционной динамики устойчивости бактерий к воздействию антибиотиков стало возможно за счет применения биофизического подхода исследовательской командой. Эксперименты были подготовлены группой физиков, которые разработали теоретическую модель и компьютерную симуляцию, позволившую глубоко изучить причины, стоящие за быстрой эволюцией устойчивости бактерий.

Назад

Не менее интересно