В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), исследовательская группа описывает открытие 18 ранее не встречавшихся видов бактерий типа Enterococcus, содержащих сотни новых генов с подсказками об устойчивости к антибиотикам, поскольку ученые искали способы обуздать эти инфекции.
Энтерококки являются ведущими причинами инфекций с множественной лекарственной устойчивостью, особенно после хирургических вмешательств и у госпитализированных пациентов. Инфекции могут быть смертельными и ежегодно приносить дополнительные расходы на здравоохранение.
«За последние 75 лет антибиотики спасли сотни миллионов жизней и внесли большой вклад в успех всех видов хирургии», — сказал соруководитель исследовательской группы Майкл С. Гилмор из Mass Eye and Ear и Гарвардской медицинской школы. «Однако за последние 30 лет многие из наиболее проблемных бактерий стали все более устойчивыми к антибиотикам, и сейчас это достигает кризисных масштабов. Наши результаты могут улучшить понимание того, как гены устойчивости распространяются на больничные бактерии и угрожают здоровью человека».
Открытые в 1920-х годах антибиотики, такие как пенициллин, представляют собой соединения, естественным образом вырабатываемые микробами в почве. Гилмор отмечает, что микробы, производящие антибиотики, процветают в гниющих листьях и растительных материалах на лесной подстилке и придают лесной почве запах.
Гилмор и Эшли Эрл, директор группы бактериальной геномики в Броуде, собрали международную команду ученых, в том числе элитных искателей приключений, для исследования отдаленных уголков земного шара в поисках экскрементов, почвы и других образцов, которые, вероятно, содержат бактерии тип энтерококка.
Разнообразие собранных ими образцов включало образцы пингвинов, мигрирующих через субантарктические воды, дукеров и слонов из Уганды; насекомые, двустворчатые моллюски, морские черепахи и дикие индейки от Бразилии до США; пустельга и грифы из Монголии; валлаби, лебеди и вомбаты из Австралии; а также животные зоопарков и дикие птицы из Европы.
Усилия команды по сбору ранее привели к открытию новых классов бактериальных токсинов и показали, что бактерии Enterococcus возникли около 425 миллионов лет назад, когда первые животные, предки многоножек и червей, вышли на сушу. Вероятно, они доминировали на планете около 50 миллионов лет, прежде чем четвероногие животные вышли на берег.
Их последние коллекции расширили родовое разнообразие штаммов энтерококков более чем на 25% и при этом открыли больше подсказок, показав, что насекомые и другие беспозвоночные, вероятно, являются крупнейшим естественным источником бактерий энтерококков, включая виды, которые естественным образом устойчивы к антибиотикам.
«До недавнего времени большая часть того, что мы знали о генетике энтерококков, исходила от тех, которые вызывают у нас болезни, и это проблема — все равно, что пытаться понять тьму, даже не видя света», — сказал Эрл. «Расширение нашего взгляда на тех, кто находится за пределами больниц, с помощью гражданских ученых, дало нам контраст, необходимый для определения того, как они заражают людей в больнице, а также дает общественности возможность совместно принимать решения».
Гилмор утверждает, что насекомые поедают гниющий растительный материал и, естественно, при этом получают дозу антибиотиков. Он предполагает, что на протяжении сотен миллионов лет бактерии в кишечнике таких насекомых, как Enterococcus, подвергались воздействию этих антибиотиков и приобрели устойчивость. В 1940-х и 1950-х годах, когда люди впервые начали принимать антибиотики, резистентность уже существовала в окружающей среде и проникла в бактерии, вызывающие инфекции у человека.
«Пандемия COVID-19 показала, что природа таит в себе множество инфекционных рисков для людей», — сказал Гилмор. «Это исследование показывает, что насекомые и их родственники в природе представляют собой большой и неизведанный резервуар неоткрытых генов у микробов, тесно связанных с теми, которые вызывают некоторые из наиболее устойчивых к антибиотикам инфекций».
