Мутантов больше, чем казалось учёным

Почему патогенные бактерии устойчивы к некоторым антибиотикам, а пенициллин теряет эффективность? Как выяснилось, возбудители болезней мутируют в тысячу раз чаще, чем считалось ранее. Новое исследование должно подсказать, как обойти защиту вредных бактерий и пресечь их разрушительное воздействие на организм. 

Фото: Мутантов больше, чем казалось учёным

Стереотип, что мутации – это всегда плохо, появился давно и продолжает существовать до сих пор. Однако науке известно, что мутации ДНК делятся на три большие группы – полезные, бесполезные и вредные.

Вредные изменения действительно приводят к нежелательным эффектам, например, онкологическим и наследственным заболеваниям; бесполезные (нейтральные) никак не влияют на работу организма, полезные же способствуют улучшению тех или иных признаков.

Исследуя колонии кишечной палочки Escherichia coli, Изабель Гордо и ее сотрудники из института Гулбенкяна (Gulbenkian Science Institute) в Португалии обнаружили тысячи мутаций, которые могли бы обезопасить бактерии от антибиотиков – причем изменение может быть минимальным. До сих пор такие мелкие мутации исследовать не удавалось.

Авторы надеются понять, почему устойчивость к антибиотикам развивается так быстро, заставляя врачей (при длительном лечении) выписывать пациентам новые типы лекарственных препаратов, действие которых «ещё не известно» патогенным бактериям – возбудителям заболеваний.

«Это изменило бы многое, - говорит Фредерик Кохан, профессор биологии в Веслианском университете, - никто не ожидал обнаружить такую высокую норму адаптивных мутаций».

В очень больших колониях микроорганизмов, которым «чуждо» половое размножение, появление новой мутации, защищающей микроба от антибиотика – маленькая победа. В результате мутации, организм получает преимущество перед «собратьями», и его геном быстро становится доминирующим в популяции. После этого другим микробам, чьи мутации менее эффективны, грозит забвение, уточняет Nature.

Работа Гордо и ее коллег во многом отличается от предыдущих исследований. Португальские учёные сравнивали разные по размеру популяции микроорганизмов –  самые большие состояли из десяти миллионов бактериальных клеток, а самые маленькие из двадцати тысяч.

Именно эта методологическая особенность позволила показать, что при росте колонии бактерий носители менее эффективных мутаций элиминируются естественным отбором. Поэтому в мелких колониях учёные обнаружили в тысячу раз больше мутаций, чем в крупных.

По мнению Гордо, полная расшифровка всех генов, ответственных за сопротивляемость микроорганизмов к антибиотикам обойдется недешево. Однако изучение мутаций, которые позволяют бактериям оградиться от действия лекарственных препаратов – ключ к разработке новых, более действенных лекарств от ряда серьёзных болезней, вызываемых патогенными микробами.