Согласно данным нового исследования, опасные бактерии, обнаруженные в медицинских учреждениях, могли произойти от предка, который жил в кишечниках первых животных, ходивших по земле.
Бактерии, называемые энтерококками, являются так называемыми супербактериями, то есть они устойчивы к антибиотикам и чистящим средствам. В ходе новых исследований ученые обнаружили, что некоторые из тех черт, которые сегодня дают этому микроорганизму его опасное для человека сопротивление, могли помочь ему выжить, когда его древние животные-хозяева вышли из воды на сушу около 450 миллионов лет назад.
«Анализируя геномы и модели роста энтерококков, мы смогли «перемотать часы назад» до их самого раннего существования и собрать воедино картину того, как эти организмы были сформированы в то, чем они являются сегодня», - заявил соавтор исследования Эшли Эрл, глава группы бактериальных геномиков в Массачусетском технологическом институте и Гарварде.
Энтерококковые бактерии обычно обнаруживаются в кишечнике человека, но они могут вызывать инфекции в крови, мочевых путях и других органах. Исследователей интересовал вопрос о том, почему энтерококки настолько хорошо адаптированы к выживанию в современных больницах и противостоят многим типам антибиотиков. Бактерии энтерококки – одна из главных причин нозокомиальных инфекций (когда заболевание происходит в медучреждении).
Ученые проанализировали генетические данные по нескольким видам энтерококков, чтобы определить, когда этот род возник. Они сделали это, используя технику, которая учитывает ожидаемую скорость изменения ДНК бактерий, позволяя оценить, когда этот род мог появиться.
Ученые подсчитали, что энтерококки возникли примерно в период от 425 миллионов до 500 миллионов лет назад, примерно в то время, когда животные впервые переместились из океана на сушу.
Исследователи также обнаружили, что, когда энтерококки эволюционно отклонились от тесно родственного рода Vagococcus, то приобрели гены, обеспечивавшие им большую крепость клеточной стенки и лучшую способность справляться с экологическим стрессом.
В отдельном эксперименте исследователи выращивали различные виды энтерококков в лабораторных чашах в разных условиях. Они обнаружили, что энтерококки лучше развиваются в тяжелых условиях - таких как сухость, голодание и воздействие дезинфицирующих средств - по сравнению с другими близкородственными бактериями. Все виды энтерококков, проверенные в ходе исследования, также устойчивы к антибиотикам, даже если этот вид никогда не был обнаружен в больнице, говорят исследователи.
Результаты показывают, что энтерококки появились от предков, которые жили в кишках животных, когда они перешли от жизни в воде к жизни на земле.
В водной среде бактерии, живущие в кишечнике животных, выводятся из организма в океан, погружаются на дно и потребляются морскими мусорщиками, которых позже съедают другие рыбы. Однако на суше бактерии выделяются с фекалиями и могут оставаться в течение длительного времени, пока не высохнут и умрут, говорят исследователи. Но бактерии энтерококков специально приспособлены для того чтобы выживать в этих сухих, жестких условиях, считают научные работники. Те же черты, которые позволили предкам энтерококков пережить сухую среду, голод и другие суровые условия на земле, похоже, помогли этим бактериям выжить в современных больницах.
«Жизнь на земле позволила им выработать черты, которые теперь позволяют патогенным энтерококкам выживать в случае засухи, голодания и дезинфекции в современной больнице», - написано в статье, опубликованной в журнале Cell.
Исследователи планируют провести дополнительные исследования генов, которые позволяют энтерококкам выживать в тяжелых условиях, надеясь, что они смогут разработать новые типы антибиотиков и дезинфицирующих средств, которые специально предназначены для этого типа бактерий.
Ученые отметили, что их исследование представляет гипотезу, которая соответствует их данным, но что это трудно доказать определенно, учитывая сотни миллионов лет, прошедших с тех пор, как животные впервые выбрались на землю.
Фото: из открытых источников