Τα βακτήρια βρίσκονται παντού. Ωστόσο, μόνο όταν οι ερευνητές τα απομονώνουν από τα πιο απομακρυσμένα σημεία της Γης μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τους κινδύνους αλλά και τις δυνατότητες που κρύβουν.
Όταν επιστήμονες μελέτησαν ένα βακτηριακό στέλεχος που ανακαλύφθηκε σε στρώματα πάγου σπηλαίου ηλικίας 5.000 ετών, διαπίστωσαν ότι ήταν ανθεκτικό σε 10 σύγχρονα αντιβιοτικά και έφερε ακόμη περισσότερα γονίδια που σχετίζονται με αντοχή. Παράλληλα, όμως, παρουσίασε υποσχόμενες ενζυμικές δραστηριότητες και μπορούσε να αναστείλει την ανάπτυξη «υπερβακτηρίων» ανθεκτικών σε πολλαπλά αντιβιοτικά. Το εύρημα αυτό αναδεικνύει τη σημασία της μελέτης αρχαίων βακτηρίων για την κατανόηση της φυσικής εξέλιξης της αντοχής στα αντιβιοτικά, αλλά και για τη διερεύνηση πιθανών μελλοντικών ιατρικών και βιοτεχνολογικών εφαρμογών.
Τα βακτήρια έχουν εξελιχθεί ώστε να προσαρμόζονται σε όλες τις ακραίες συνθήκες του πλανήτη, από την υπερβολική ζέστη έως θερμοκρασίες πολύ κάτω από το μηδέν. Τα παγωμένα σπήλαια αποτελούν ένα από τα περιβάλλοντα που φιλοξενούν μεγάλη ποικιλία μικροοργανισμών, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν μια πηγή γενετικής ποικιλομορφίας που δεν έχει ακόμη μελετηθεί εκτενώς.
Ερευνητές στη Ρουμανία εξέτασαν τα προφίλ αντοχής στα αντιβιοτικά ενός βακτηριακού στελέχους που μέχρι πρόσφατα παρέμενε εγκλωβισμένο σε στρώμα πάγου ηλικίας 5.000 ετών σε υπόγειο παγωμένο σπήλαιο. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Frontiers in Microbiology, δείχνουν ότι το στέλεχος αυτό μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη νέων στρατηγικών για την αντιμετώπιση της αντοχής στα αντιβιοτικά και στη μελέτη του τρόπου με τον οποίο αυτή εξελίσσεται και διαδίδεται φυσικά.
«Το βακτηριακό στέλεχος Psychrobacter SC65A.3, που απομονώθηκε από το Σπήλαιο Πάγου Σκαρισοάρα, παρά την αρχαία του προέλευση, εμφανίζει αντοχή σε πολλαπλά σύγχρονα αντιβιοτικά και φέρει πάνω από 100 γονίδια που σχετίζονται με την αντοχή», δήλωσε η δρ Cristina Purcarea, ανώτερη ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Βιολογίας Βουκουρεστίου της Ρουμανικής Ακαδημίας. «Ταυτόχρονα, όμως, μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη σημαντικών ανθεκτικών “υπερβακτηρίων” και παρουσιάζει σημαντικές ενζυμικές δραστηριότητες με βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον».
Το Psychrobacter SC65A.3 ανήκει στο γένος Psychrobacter, βακτήρια προσαρμοσμένα σε ψυχρά περιβάλλοντα. Ορισμένα είδη του γένους μπορούν να προκαλέσουν λοιμώξεις σε ανθρώπους ή ζώα. Παρότι τα βακτήρια αυτά παρουσιάζουν βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον, τα προφίλ αντοχής τους στα αντιβιοτικά δεν είναι επαρκώς μελετημένα. Η μελέτη μικροοργανισμών που διατηρήθηκαν επί χιλιετίες σε πάγο σπηλαίων αποκαλύπτει πώς η αντοχή στα αντιβιοτικά εξελίχθηκε φυσικά, πολύ πριν από τη χρήση των σύγχρονων φαρμάκων.
Το κακό σενάριο…
Η ερευνητική ομάδα εξήγαγε πυρήνα πάγου μήκους 25 μέτρων από την περιοχή του σπηλαίου που είναι γνωστή ως «Μεγάλη Αίθουσα», καλύπτοντας χρονικό διάστημα 13.000 ετών. Για την αποφυγή επιμόλυνσης, τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε αποστειρωμένες σακούλες και διατηρήθηκαν κατεψυγμένα μέχρι την ανάλυση στο εργαστήριο. Εκεί απομονώθηκαν διάφορα βακτηριακά στελέχη και αναλύθηκε το γονιδίωμά τους, ώστε να εντοπιστούν τα γονίδια που επιτρέπουν την επιβίωση σε χαμηλές θερμοκρασίες και εκείνα που προσδίδουν αντοχή στα αντιμικροβιακά.
Το στέλεχος SC65A.3 ελέγχθηκε απέναντι σε 28 αντιβιοτικά από 10 κατηγορίες που χρησιμοποιούνται ευρέως στην κλινική πράξη. Διαπιστώθηκε αντοχή σε 10 από αυτά, μεταξύ των οποίων η ριφαμπικίνη, η βανκομυκίνη και η σιπροφλοξασίνη, φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία σοβαρών λοιμώξεων όπως η φυματίωση, η κολίτιδα και οι ουρολοιμώξεις. Ήταν επίσης το πρώτο στέλεχος Psychrobacter στο οποίο καταγράφηκε αντοχή σε αντιβιοτικά όπως η τριμεθοπρίμη, η κλινδαμυκίνη και η μετρονιδαζόλη.
…και η θετική πλευρά
Οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι, αν η τήξη των πάγων απελευθερώσει τέτοιους μικροοργανισμούς, τα γονίδια αντοχής θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε σύγχρονα βακτήρια, επιδεινώνοντας το παγκόσμιο πρόβλημα της ανθεκτικότητας. Από την άλλη πλευρά, το γονιδίωμα του SC65A.3 περιέχει σχεδόν 600 γονίδια άγνωστης λειτουργίας και 11 γονίδια που ενδέχεται να αναστέλλουν την ανάπτυξη άλλων βακτηρίων, μυκήτων και ιών, προσφέροντας προοπτικές για νέα αντιβιοτικά και βιοτεχνολογικές καινοτομίες.
Σε έναν κόσμο όπου η αντοχή στα αντιβιοτικά αποτελεί αυξανόμενη απειλή, η μελέτη αρχαίων γονιδιωμάτων φωτίζει τον ρόλο του φυσικού περιβάλλοντος στη διαμόρφωση και διάδοση αυτής της αντοχής. Όπως καταλήγουν οι ερευνητές, τα αρχαία αυτά βακτήρια είναι πολύτιμα για την επιστήμη και την ιατρική, αλλά απαιτείται αυστηρή εργαστηριακή ασφάλεια ώστε να αποφευχθεί κάθε ανεξέλεγκτη διασπορά.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Frontiers in Microbiology.
