Bakterija izolirana iz sloja leda starog 5.000 godina otkrila je zabrinjavajuće, ali i znanstveno iznimno vrijedne informacije o otpornosti na antibiotike i potencijalnim učincima klimatskih promjena. Riječ je o soju nazvanom Psychrobacter SC65A.3, koji je izdvojen iz 25 metara duboke ledene jezgre izvađene iz Scărișoara Ice Cave u Rumunjskoj.

Znanstvenici su sekvencirali njegov genom i testirali ga na 28 antibiotika. Rezultati su pokazali da je bakterija otporna na 10 antibiotika iz osam različitih klasa. Ovo je prvi put da je profil otpornosti jedne drevne bakterije iz ledene špilje detaljno okarakteriziran, čime je dodatno potvrđeno da je antimikrobna otpornost drevna prilagodba koja se može razvijati i u ekstremnim okolišima.

Otpornost koja prethodi modernoj medicini

„Deset antibiotika na koje smo otkrili otpornost široko se koriste u oralnim i injekcijskim terapijama za liječenje niza ozbiljnih bakterijskih infekcija“, izjavila je dr. Cristina Purcarea s Instituta za biologiju u Bukureštu pri Rumunjskoj akademiji znanosti. Dodala je: „Proučavanje mikroba poput Psychrobacter SC65A.3 otkriva kako se otpornost na antibiotike prirodno razvijala u okolišu, mnogo prije nego što su moderni antibiotici uopće počeli biti korišteni.“

Na prvi pogled može se činiti nelogičnim da bakterija stara tisućama godina pokazuje otpornost na lijekove koji tada nisu postojali. No mikroorganizmi koriste kemijske spojeve u međusobnoj borbi milijunima, pa čak i milijardama godina. Zapravo, velik dio današnjeg antimikrobnog arsenala potječe upravo iz molekula koje mikrobi proizvode kako bi se zaštitili od drugih mikroba.

Klasičan primjer je penicilin, otkriven 1928. godine kada je plijesan iz roda Penicillium kontaminirala Petrijevu zdjelicu sa bakterijom Staphylococcus aureus u laboratoriju Alexandera Fleminga. Penicilin je prirodni proizvod tih gljivica, što pokazuje da su antimikrobni spojevi postojali mnogo prije moderne farmacije.

Zablude o razvoju otpornosti

Jedna od čestih zabluda jest da bakterije razvijaju nove gene kao odgovor na terapiju. U stvarnosti, ti geni već postoje unutar mikrobnog ekosustava. Kada se antibiotici široko koriste, oni stvaraju selekcijski pritisak koji pogoduje razmnožavanju onih mikroorganizama koji već posjeduju gene otpornosti, dok osjetljiviji sojevi nestaju.

Takvi geni otpornosti mogu dugo ostati „uspavani“ unutar populacije, poput rezervoara, a zatim postati dominantni kada se pojavi odgovarajući selekcijski pritisak. Štoviše, mogu se prenositi i između različitih vrsta bakterija procesom poznatim kao horizontalni prijenos gena.

Iako je taj mehanizam znanstvenicima poznat već desetljećima, većina istraživanja usmjerena je na mikroorganizme iz umjerenih okoliša. Ekstremofili, organizmi koji žive u neprijateljskim uvjetima poput ledenih špilja, do sada su bili relativno slabo istraženi.

Ekstremni uvjeti potiču posebne prilagodbe

Soj SC65A.3 klasificira se kao poliekstremofil, organizam koji najbolje uspijeva u hladnim i slanim uvjetima. Sve je jasnije da takvi mikroorganizmi, koji opstaju na samoj granici preživljavanja, imaju povećanu sposobnost razvoja gena s novim antimikrobnim svojstvima. Iste prilagodbe koje im omogućuju preživljavanje u ekstremnim uvjetima mogu im istodobno pružiti otpornost na suvremene antibiotike.

„Mikrobi iz ekstremnih okoliša poput ledenih špilja često nose gene otpornosti jer su tijekom tisućljeća, pa i milijuna godina, evoluirali kako bi preživjeli stresne uvjete i natjecali se s drugim mikrobima“, rekla je Purcarea za IFLScience. „Njihove biomolekule odgovorne za prirodnu otpornost mogu također pružiti zaštitu od modernih antibiotika, što te mikrobe čini vrijednim rezervoarom gena otpornosti.“

Jedan od primjera takvih mehanizama su geni koji kodiraju proteine zadužene za izbacivanje toksina i drugih molekula iz stanice. Isti ti „pumpni“ sustavi mogu se iskoristiti za izbacivanje antibiotika, čime bakterija postaje otporna.

Klimatske promjene i potencijalni rizici

Topljenje ledenjaka, koje se ubrzava zbog klimatskih promjena, moglo bi ponovno osloboditi drevne mikrobe u okoliš. No Purcarea ističe da sama prisutnost takvih mikroorganizama ne znači automatski prijetnju javnom zdravlju.

„Da bi otpornost postala javnozdravstveni problem, geni se moraju prenijeti na patogene bakterije i zadržati pod suvremenim selekcijskim pritiscima, poput široke uporabe antibiotika“, objasnila je za IFLScience. „Stoga je otkrivanje mikroba sa specifičnim obrambenim mehanizmima u ekstremnim okolišima više znanstvena prilika za napredak medicine nego okolišna prijetnja.“

Neistraženi genetski potencijal

Analiza genoma soja Psychrobacter SC65A.3 otkrila je gotovo 600 gena čija funkcija zasad nije poznata, što upućuje na dosad neiskorišten izvor novih bioloških mehanizama. Osim toga, identificirano je i 11 gena koji potencijalno mogu ubijati ili zaustavljati rast drugih bakterija, gljivica i virusa.

Rezultati istraživanja objavljeni su u znanstvenom časopisu Frontiers in Microbiology, a otkriće otvara vrata novim biotehnološkim primjenama. Drevni mikrobi iz ledenih špilja tako ne predstavljaju samo podsjetnik na evolucijsku prošlost otpornosti na antibiotike, već i potencijalni ključ za razvoj budućih terapija u vremenu kada antimikrobna otpornost postaje jedna od najvećih prijetnji globalnom zdravlju.