Стійкість мікробів до антибіотиків
З
плином часу популяція (але не окрема особина) може придбати
стійкість до впливу хімічних речовин, таких як антибіотики і
пестициди.
Всі
ми чули моторошні історії про мікроби, нечутливих до антибіотиків. І
дійсно, багатьом в процесі лікування доводилося замінювати один антибіотик
на інший з-за того, що першим виявився неефективним. Таке поява
лікарської стійкості у популяції мікроорганізмів - не дивна помста
матері-природи людству, а закономірний наслідок теорії еволюції.
Існування
відмінностей між членами популяції складає один з основних принципів
еволюції. Сьогодні відомо, що ці відмінності закладені в генах. Більш того,
життя будь-якого організму (будь то бактерія або чоловік) по суті являє
собою серію хімічних перетворень молекул. Дія антибіотика полягає в тому,
що він служить інгібітором, тобто гальмує або придушує будь-яку хімічну
реакцію, життєво важливу для мікроба. Наприклад, пеніцилін блокує молекули,
взяли участь у будівництві нових клітинних оболонок бактерій. Дія
пеніциліну можна спрощено порівняти з жувальною гумкою, наклеєної на
ключ, яка буде перешкоджати відкриттю замку. (Пеніцилін не робить
впливу на людину або тварин, тому що зовнішні оболонки наших клітин
докорінно відрізняються від клітин бактерій.)
У
певній популяції бактерій можливі відмінності у формі молекул, на які
спрямована дія антибіотиків. Одні молекули виявляються більш
чутливими до «наклеювання» ліки, інші - менш. Чисто випадково у
невеликої кількості бактерій молекули виявляться такої форми, яка менше
чутлива до негативного впливу якогось антибіотика (наприклад,
пеніциліну). При дії ліків на дану популяцію це невелике
кількість стійких бактерій врятується. Через багато поколінь натуральний відбір
призведе до домінування бактерій, в геномі яких закодовані менше
чутливі до ліків молекули. Врешті-решт з'явиться популяція
мікробів, повністю несприйнятливих до даного антибіотика.
Необхідно
ще раз наголосити, що цей ефект проявляється через багато поколінь. Жодна
окремо взята бактерія не може придбати імунітет - форма молекули
визначається генами і звичайно не міняється протягом життя організму.
В
1952 американські генетики Джошуа і Естер Ледербергом провели класичний
експеримент з вивчення стійкості мікробів до антибіотиків. У чашках Петрі на
звичайних поживних середовищах були вирощені колонії бактерій, потім частина кожної
колонії перенесли на інші чашки, де в живильне середовище був доданий
пеніцилін. Більшість колоній після цього пересіву загинули, але один з них
вижила. Тоді вчені знову повернулися до первинної колонії (від якої отсевалі
вцілілу) і знову перенесли її на живильну середу з пеніциліном. Колонія
знову вижила, довівши, що вона має стійкість до пеніциліну, хоча
ніколи не піддавалася його впливу. Цей експеримент підтвердив
уявлення про випадковий характер стійкості в популяції і про те, що
стійкість обумовлена природним відбором.
Подібні
ефекти спостерігаються і у вищих організмів: наприклад, у комах в процесі
еволюції виробилася стійкість до пестицидів, а у рослин - до гербіцидів.
Механізм пристосування тут такий же, як і у бактерій, які придбали
стійкість до антибіотиків. Випадково у деяких особин в популяції
з'являються якісь хімічні зміни в їх природі, що дозволяє їм
протидіяти впливу пестицидів або гербіцидів. Наприклад, це можуть бути
особливі молекули, які захоплюють молекули пестициду або гербіциду і не
дозволяють їм діяти. Або у цих особин можуть вироблятися хімічні речовини,
видаляють пестициди або гербіциди з клітин організму перш, ніж ці отрути
встигнуть сильно пошкодити клітини. В результаті природного відбору організми з
такими особливостями виживають в першу чергу, і врешті-решт вся популяція
придбає цю корисну особливість.
Знаючи
про роботи в галузі природного добору, вчені мали б очікувати такого
поведінки досліджуваних організмів. Той факт, що вони цього не зробили, говорить
нас скоро про недосконалість людської природи, ніж про недостатнє
ефекті антибіотиків та інших хімікатів. Однак ця придбана лікарська
стійкість мікробів зовсім не закреслює всього позитивного, що принесли
нам антибіотики та інші хімічні речовини. Це просто означає, що війну з
хворобою не можна виграти в одній битві. Тут можна провести аналогію з гонкою
озброєнь, в якій одна сторона домагається тимчасового переваги, а інша
вчиться завдавати удару у відповідь. Потім перша сторона розробляє контрудар на
цей удар у відповідь, а інша сторона - протистоїть контр-контрудару ... Гонка
озброєнь ніколи не закінчується - так само, я підозрюю, ніколи не закінчиться і
наша битва з еволюційним потенціалом мікробів. Головне - бути далеко попереду,
щоб тримати хворобу під контролем. І цього буде достатньо для перемоги.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/
