Бактерии возрастом 5 тысяч лет обнаружены в румынской ледяной пещере.
Бактерии выживают и процветают — будь то глубоководные гидротермальные источники океана или высокие горные вершины. Ледяные пещеры могут содержать множество микроорганизмов и предлагать биологам разнообразие генетического материала, которое ещё предстоит изучить. Это может помочь спасти жизни.
Команда учёных в Румынии протестировала профили устойчивости к антибиотикам с помощью штамма бактерий, который был скрыт в 5000-летнем слое льда в подземной ледяной пещере. Эта бактерия может стать ключом к поиску новых стратегий для предотвращения продолжающегося роста устойчивости к антибиотикам. Новый штамм бактерий называется Psychrobacter SC65A.3, описан в исследовании, опубликованном сегодня в журнале Frontiers in Microbiology.
«Штамм бактерий Psychrobacter SC65A.3, выделенный из ледяной пещеры Скаришоара, несмотря на своё древнее происхождение, демонстрирует устойчивость ко многим современным антибиотикам и содержит более 100 генов, связанных с устойчивостью», — заявила доктор Кристина Пуркареа, соавтор исследования и микробиолог из Института биологии Бухареста Румынской академии. «Но он также может подавлять рост нескольких основных устойчивых к антибиотикам «супербактерий» и показал важную ферментативную активность с большим биотехнологическим потенциалом».
**Добыча бактериального золота**
Устойчивость к антибиотикам возникает, когда бактерии эволюционируют, чтобы противостоять антибиотикам, которые врачи используют для лечения инфекций. Это может затруднить лечение некоторых бактериальных инфекций и является растущей проблемой. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в 2019 году она стала причиной 1,27 миллиона смертей во всём мире. Поиск новых источников антибиотиков имеет решающее значение для будущего общественного здравоохранения.
Новый штамм, обнаруженный в ледяной пещере, относится к роду Psychrobacter. Эти бактерии адаптированы к холодным условиям и могут инфицировать людей или животных. Хотя бактерии Psychrobacter обладают биотехнологическим потенциалом, учёные не до конца понимают профили устойчивости к антибиотикам этих бактерий.
«Изучение микробов, таких как Psychrobacter SC65A.3, извлечённых из отложений пещерного льда тысячелетней давности, показывает, как устойчивость к антибиотикам развивалась естественным образом в окружающей среде задолго до того, как были изобретены современные антибиотики», — сказала Пуркареа.
Команда пробурила 25-метровый ледяной керн в районе пещеры, известном как Большой зал. Образцы льда, взятые из керна, были помещены в стерильные пакеты и заморожены по пути обратно в лабораторию, чтобы избежать загрязнения. В лаборатории они выделили различные штаммы бактерий и секвенировали их геномы. Секвенирование может показать, какие гены позволяют штамму выживать при низких температурах, а какие указывают на устойчивость к противомикробным препаратам и активность.
Затем они проверили устойчивость штамма SC65A к 28 антибиотикам из 10 классов. Многие из них широко используются для лечения бактериальных инфекций, включая антибиотики, у которых есть гены устойчивости или мутации, помогающие им противостоять антибиотикам. Таким образом, они могли увидеть, переводились ли предсказанные механизмы в измеримую устойчивость.
«10 антибиотиков, к которым мы обнаружили устойчивость, широко используются в пероральной и инъекционной терапии для лечения ряда серьёзных бактериальных инфекций в клинической практике», — объяснила Пуркареа.
Такие заболевания, как туберкулёз, колит и инфекции мочевыводящих путей (ИМП), можно лечить некоторыми антибиотиками, к которым устойчив SC65A.3, включая рифампицин, ванкомицин и ципрофлоксацин.
SC65A.3 — первый штамм Psychrobacter, устойчивый к определённым антибиотикам, включая триметоприм, клиндамицин и метронидазол. Эти антибиотики часто используются для лечения ИМП, инфекций лёгких, кожи или крови, а также репродуктивной системы. Профиль устойчивости SC65A.3 предполагает, что бактериальные штаммы, которые могут выживать в крайне холодных условиях, могут быть резервуарами генов устойчивости.
**Смешанный пакет**
Хотя давно замороженные вирусы и бактерии звучат как кошмар из научной фантастики, существует реальный риск, связанный с неизвестными и недостаточно изученными штаммами бактерий. Но есть и хорошие новости.
«Если таяние льда высвободит эти микробы, эти гены могут распространиться на современные бактерии, усугубляя глобальную проблему устойчивости к антибиотикам», — сказала Пуркареа. «С другой стороны, они производят уникальные ферменты и противомикробные соединения, которые могут стать основой для создания новых антибиотиков, промышленных ферментов и других биотехнологических инноваций».
Геном Psychrobacter SC65A.3 содержит почти 600 генов с неизвестными функциями, которые могут содержать ключи к лечению других заболеваний. У него также есть 11 генов, которые могут убивать или останавливать рост других бактерий, грибов и вирусов.
По мере роста устойчивости к антибиотикам изучение древних геномов и раскрытие их потенциала показывает важную роль, которую природная среда сыграла в распространении и эволюции устойчивости к антибиотикам.
«Эти древние бактерии необходимы для науки и медицины», — заключила Пуркареа, — «но тщательная обработка и меры безопасности в лаборатории необходимы для снижения риска неконтролируемого распространения».
Статья «Бактерии возрастом 5 тысяч лет обнаружены в румынской ледяной пещере» впервые опубликована на сайте Popular Science.