Морские водоросли Балтийского моря — поставщики антибиотиков

Экстракт микробиома морских водорослей из Балтийского моря оказался эффективен даже против устойчивых патогенов, таких как метициллинрезистентный золотистый стафилококк. Это подчёркивает важность морских водорослей для океана, а также их потенциал для медицины. Об этом информирует Центр океанических исследований имени Гельмгольца в Киле — GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CSIRO_ScienceImage_905_Undaria_pinnatifida_Japanese_kelp.jpg by division, CSIRO

В отличие от многих других морских существ растительного происхождения, морские травы — это не водоросли, а бывшие наземные цветковые растения, вернувшиеся в море. Подводные луга этих растений имеют огромное экологическое и экономическое значение: они являются средой обитания и рассадником бесчисленного количества морских животных, производят большое количество кислорода и фильтруют загрязняющие вещества из воды.

Благодаря фотосинтезу они также являются важными климатическими буферами: квадратный километр морских водорослей хранит почти в два раза больше углерода, чем наземный лес той же площади.

Но у морских водорослей есть и другой эффект: они также очищают морскую воду от болезнетворных микроорганизмов. Например, как обнаружили морские исследователи несколько лет назад, плотность вредных бактерий на индонезийских лугах, заросших водорослями, вдвое меньше, чем в морской воде за пределами лугов. А естественные луга с водорослями, например, в Балтийском море, заметно снижают плотность бактериальных патогенов, таких как кишечная палочка, энтерококки, сальмонеллы и вибрионы.

Коллектив под руководством Денизы Тасдемир (Deniz Tasdemir) из Центра океанических исследований имени Гельмгольца исследовала это более подробно, используя водоросль взморник морской (Zostera marina), которая распространена в Балтийском море.

В фокусе их внимания были не столько активные ингредиенты, которые производят сами водоросли, сколько микробное сообщество, которое живёт внутри и на растениях. Многие известные антибиотики основаны на химических веществах, которые изначально были выработаны бактериями или грибами против их микробных конкурентов.

Для своего исследования учёные взяли образцы листьев и корней морских водорослей и идентифицировали 88 различных типов бактерий и грибов. Затем команда протестировала различные экстракты этих микробных сообществ на предмет их эффективности против известных бактериальных патогенов человека, рыб и растений. К ним также относились фекальные бактерии, возбудители диареи и холеры рода Vibrio, а также метициллинрезистентный золотистый стафилококк с его множественной устойчивостью.

Оказалось, что бактерии с поверхности листьев морских водорослей обладают мощным антибактериальным действием даже против опасных патогенов. В ходе испытаний эти микробы эффективно убивали, например, фекальные бактерии и патогены вибрионов и даже действовали против устойчивых штаммов метициллинрезистентного золотистого стафилококка.

Как сообщают учёные, некоторые виды бактерий, обнаруженные на листьях морских водорослей, даже ингибируют эти патогены в несколько раз лучше, чем обычные антибиотики, такие как ампициллин или хлорамфеникол.

Также интересно: большинство активных ингредиентов, вырабатываемых микробиомом морских водорослей, до сих пор неизвестны медицине.

"Несмотря на использование масштабного компьютерного и ручного анализа и методов сравнения, нам удалось выявить лишь несколько связей, — сообщают исследователи. — Это предполагает появление новых химических веществ в экстрактах".

Тасдемир и её команда сейчас находятся в процессе выделения этих новых молекул, определения их химической структуры и более подробной оценки их потенциала в качестве будущих антибиотиков. Однако они видят в этом лишь начало ранее неиспользованной сокровищницы активных ингредиентов, связанных с морскими водорослями:

"Для нас это лишь верхушка айсберга, — указывает Тасдемир. — Сейчас мы в международной команде интенсивно работаем над дополнительными химическими и микробиомными механизмами и над тем, как они могут способствовать гигиеническому воздействию морских трав в лаборатории и в море".

По мнению исследовательской группы, их результаты также подчеркивают, насколько важны нетронутые заросли морских водорослей для морской среды, а также для нашего собственного здоровья. Из-за изменения климата и усиливающегося потепления морей болезнетворные бактерии все больше распространяются в воде. В частности, как показали анализы, летом Балтийское море всё больше загрязняется бактериями Vibrio и другими патогенами.

"Поэтому фильтрующий эффект морских водорослей от болезнетворных микроорганизмов оказывает большую услугу здоровью океана и людей, — заявляют Тасдемир и её коллеги. — Эта естественная "гигиеническая услуга" морских трав также даёт дополнительные преимущества, например, для аквакультуры рыбы и мидий, которые становятся более здоровыми и устойчивыми. Поэтому защита и восстановление лугов с морскими водорослями важнее, чем когда-либо".

Уточнения

Метициллинрезистентный золотистый стафилококк (англ. methicillin-resistant Staphylococcus aureus) — золотистый стафилококк, вызывающий сложно излечимые заболевания у людей, такие как сепсис, пневмонии.

Микробиом (micro — «маленький», bios — «жизнь») — сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания, или совокупность генов микроорганизмов такого сообщества.

Взмо́рник морско́й (лат. Zostéra marína) — многолетнее морское травянистое растение; вид рода Взморник семейства Взморниковые. Растёт в прибрежных водах тёплых морей.

Центр океанических исследований имени Гельмгольца (нем. Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, GEOMAR) — научно-исследовательский институт в Европейском союзе.

Хлорамфенико́л — антибиотик, антибактериальное средство широкого спектра действия, бесцветные кристаллы чрезвычайно горького вкуса.

Холе́ра (от др.-греч. χολή «жёлчь» и ῥέω «теку»), иногда азиатская холера — острая кишечная, антропонозная инфекция, вызываемая бактериями вида Vibrio cholerae.