Горизонтальне перенесення генів у бактерій виявилося незалежним від антибіотиків

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).

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND