Обробка антибіотиками слабо впливає на частоту горизонтального перенесення генів від бактерії до бактерії, повідомляється в. Більшою мірою на частоту цього процесу впливає те, які плазміди (невеликі молекули ДНК, які несуть в собі кілька генів і можуть бути передані від однієї клітини іншої) містить мікроорганізм.
Бактерії швидко стають стійкими до нових антибіотиків (набувають резистентності) в тому числі тому, що здатні до горизонтального перенесення генів - передачі ДНК не тільки нащадкам, а взагалі будь-яким особинам свого або навіть чужого виду. Один з найбільш поширених способів такого перенесення - кон'югація з передачею плазмід. Клітина-донор випускає в бік іншої статевої піль - полую білкову нитку. Піль з'єднує дві клітини і по ньому плазміду переходить в організм реципієнта.
Плазміди нерідко містять гени стійкості до антибіотиків та інших негативних факторів. Логічно припустити, що в присутності антибіотиків кон'югація і, отже, передача таких генів відбуваються частіше. Але насправді експерименти цього не підтверджують, і нерідко виходить, що інтенсивність горизонтального перенесення генів залежить від динаміки чисельності популяції і багатьох інших факторів. При цьому встановити вплив кожного фактора окремо буває складно.
Мікробіологи з Університету Дьюка (США) і декількох дослідницьких установ Шеньчженя (Китай) під керівництвом Лінчуна Ю (Lingchong You) провели масштабний аналіз причин, через які частота передачі плазмід може зрости. Вчені дослідили 219 штамів кишкової палички (), які з 2002 по 2014 роки виділили з крові пацієнтів лікарні Університету Дьюка.
Ці штами за рахунок своїх плазмід були стійкі до одного з антибіотиків з різними механізмами дії - канаміцину, карбеніциліну, хлорамфениколу, норфлоксацину або еритроміцину. Культури таких кишкових паличок змішували з іншими бактеріями так, щоб кожен штам у парі мав резистентність до іншого антибіотика, ніж другий, і ростили отримані суміші на середовищі, в якому були присутні два антибіотики. Таким чином, перевагу отримували бактерії, які отримали від організмів іншого штаму плазміду з відсутніми генами стійкості до другої протимікробної речовини.
Головним чином дослідники оцінювали здатність передавати гени бета-лактамаз - ферментів, здатних руйнувати бета-лактами (наприклад карбеніцилін) і тим самим забезпечувати резистентність до них. Раз на добу культури пересівали, при цьому розводили їх у тисячу разів. Це дозволяло стверджувати, що на швидкість горизонтального перенесення генів не впливає кількість бактерій початкових штамів.
Геноми всіх досліджених ліній, крім 19, секвенували або знайшли в уже наявних бібліотеках і зіставили їх з частотою випадків успішної передачі плазмід у кожного штаму.
Виявилося, що найкраще зі швидкістю горизонтального перенесення генів корелює те, до якої групи несумісності Inc відносяться плазміди донора і реципієнта. Плазміди діляться на групи залежно від того, як виглядає точка початку їх реплікації, і в одній клітині, як правило, не повинно бути плазмід з однієї групи: вони будуть заважати реплікації один одного.
Присутність у середовищі конкретного антибіотика і його концентрація слабо впливали на частоту кон'югацій, збільшуючи її не більш ніж у 5 разів порівняно з контролем. Тільки в одного штаму вона виростала в 31 раз, якщо його культивували в середовищі з еритроміцином або хлорамфениколом.
Автори дослідження відзначають, що будова плазмід і особливо їх поділ на групи несумісності Inc, може в майбутньому стати важливим показником для оцінки ймовірності того, з якою швидкістю у даній бактерії розвинеться стійкість до антибіотиків. Однак для цього потрібно перевірити, чи виконуються у інших видів ті ж закономірності, що знайшли в цьому дослідженні на прикладі кишкової палички.
Швидше за все, стійкість до антибіотиків почала розвиватися у бактерій задовго до відкриття пеніциліну людиною, адже подібні речовини завжди були присутні в навколишньому середовищі. Ймовірно, тому антибіотикорезистентні мікроорганізми знаходять у представників ізольованих племен, мумій X-XVIII століть і навіть в туалеті на МКС (хоча в останньому випадку це наслідок забруднення бактеріями з Землі).