Bakterije veljajo za ene najbolj prilagodljivih organizmov na Zemlji. Najdemo jih v vročih vrelcih, globokomorskih jarkih, sušnih puščavah in celo v več tisoč let starem ledu. Prav takšna okolja – ledene jame – so med najmanj raziskanimi mikrobiološkimi habitati, a hkrati skrivajo bogate zaloge genetskega materiala, ki lahko razkrijejo, kako so se mikroorganizmi prilagajali ekstremnim razmeram skozi tisočletja.
Superbakterija iz Romunije
Raziskovalci iz Romunije so v 5.000 let starem ledenem sloju v jami Scărișoara preučili bakterijski sev, ki je bil tam ujet od prazgodovine. Analiza njegove odpornosti na antibiotike je pokazala presenetljivo dejstvo: ta starodavni mikroorganizem nosi gene, ki mu omogočajo preživetje ob izpostavljenosti sodobnim protimikrobnim zdravilom. Rezultati njihove študije osvetljujejo, kako naravno nastaja odpornost v mikroorganizmih.
»Bakterijski sev Psychrobacter SC65A.3, izoliran iz Ledenice Scărișoara, kljub svojemu starodavnemu izvoru kaže odpornost proti več sodobnim antibiotikom in nosi več kot 100 genov, povezanih z odpornostjo,« pojasnjuje dr. Cristina Purcarea z Inštituta za biologijo Bukarešta pri Romunski akademiji.
Ob tem pa dodaja presenetljivo drugo plat: »Lahko zavira rast več pomembnih t. i. na antibiotike odpornih superbakterij in kaže pomembne encimske aktivnosti z velikim biotehnološkim potencialom.«
Kako lahko starodavne bakterije kljubujejo sodobnim zdravilom?
Sev Psychrobacter SC65A.3 spada v rod hladnoljubnih bakterij, prilagojenih življenju pri nizkih temperaturah. Nekatere sorodne vrste lahko povzročajo okužbe pri ljudeh ali živalih, a hkrati veljajo za obetavne tudi v biotehnologiji, denimo pri razvoju encimov, ki delujejo pri nizkih temperaturah.
Kot pojasnjuje dr. Purcarea: »Preučevanje mikrobov, kot je Psychrobacter SC65A.3, pridobljenih iz tisočletnih ledenih nanosov, razkriva, kako se je odpornost na antibiotike razvijala naravno v okolju, dolgo preden so ljudje sploh začeli uporabljati antibiotike.«
Bakterija se je skrivala 25 m globoko
Da bi prišli do vzorca, so raziskovalci iz 25 metrov globokega dela jame odvzeli ledeno jedro, ki predstavlja približno 13 tisoč let zgodovine. Vzorce so shranili v sterilnih pogojih in jih zamrznjene prepeljali v laboratorij, kjer so izolirali bakterije in sekvencirali njihove genome. Posebej so iskali gene, povezane s prilagoditvijo na mraz ter z odpornostjo proti protimikrobnim sredstvom.
Sev SC65A.3 so nato testirali proti 28 antibiotikom iz desetih različnih skupin. Izkazalo se je, da je odporen na deset pogosto uporabljenih zdravil, med njimi na rifampicin, vankomicin in ciprofloksacin – antibiotike, ki se uporabljajo pri zdravljenju tuberkuloze, hudih črevesnih okužb ali okužb sečil. Gre za prvi znani sev iz rodu Psychrobacter, ki kaže odpornost tudi na trimetoprim, klindamicin in metronidazol.
Takšne ugotovitve potrjujejo, da odpornost na antibiotike ni izključno posledica sodobne rabe zdravil, temveč naravni evolucijski pojav. V naravi bakterije že milijone let proizvajajo protimikrobne snovi v medsebojni tekmi za preživetje, zato so se razvili tudi obrambni mehanizmi.
Taljenje ledu in globalna skrb zaradi odpornosti
Odkritje ima dvojni pomen. Po eni strani odpira možnosti za razvoj novih zdravil, po drugi strani pa opozarja na potencialna tveganja. »Če bi se zaradi taljenja ledu ti mikrobi sprostili v okolje, bi se lahko njihovi geni prenesli na sodobne bakterije in dodatno prispevali k globalnemu problemu odpornosti,« opozarja Purcarea.
»Po drugi strani pa proizvajajo edinstvene encime in protimikrobne spojine, ki bi lahko navdihnile razvoj novih antibiotikov, industrijskih encimov in drugih biotehnoloških inovacij,« dodaja.
Genomska analiza je razkrila skoraj 600 genov z neznano funkcijo, kar kaže, da ledene jame predstavljajo še skoraj neizkoriščen vir novih bioloških procesov. Raziskovalci so identificirali tudi 11 genov, ki bi lahko imeli sposobnost zaviranja bakterij, gliv ali celo virusov.
Odpornost na antibiotike je velik javnozdravstveni problem
To odkritje prihaja v času, ko je odpornost na antibiotike ena največjih javnozdravstvenih groženj. Po ocenah Svetovne zdravstvene organizacije bi lahko do sredine stoletja zaradi odpornih okužb letno umrlo več milijonov ljudi, če se trend ne bo obrnil. Razvoj novih antibiotikov se je v zadnjih desetletjih upočasnil, medtem ko se bakterije hitro prilagajajo obstoječim zdravilom.
Preučevanje starodavnih genomov, ohranjenih v ledu, tako ne ponuja le vpogleda v evolucijo odpornosti, temveč tudi priložnost za razvoj novih terapevtskih pristopov. Kot zaključuje dr. Purcarea: »Te starodavne bakterije so za znanost in medicino izjemno pomembne, vendar je pri njihovem raziskovanju nujna skrbna laboratorijska varnost, da preprečimo nenadzorovano širjenje.«
Ledene jame tako niso le naravni arhivi podnebne zgodovine, temveč tudi mikrobiološke knjižnice, ki lahko pomagajo razumeti preteklost – in morda oblikovati prihodnost boja proti odpornosti na antibiotike.
Novinar
