Bakterie są zdolne do przemieszczania się na tysiące kilometrów i nie potrzebują do tego pomocy ludzi czy zwierząt – twierdzą naukowcy. Nowe badania sugerują, że drobnoustroje mogą podróżować drogą powietrzną i rozprzestrzeniać geny odporności na antybiotyki nawet w najodleglejszych zakątkach świata.
Rozpowszechniony pogląd głosi, że bakterie podróżują wraz ze swoimi nosicielami – ludźmi bądź zwierzętami. Nowa koncepcja „mostu powietrznego” naukowców z Rutgers University sugeruje, że mikroorganizmy nie potrzebują nosiciela i są w stanie rozprzestrzeniać się na duże odległości bez niczyjej pomocy.
– Nasze badania sugerują, że musi istnieć mechanizm obejmujący całą planetę, który zapewnia wymianę bakterii między odległymi miejscami – powiedział Konstantin Severinov, współautor badań z Rutgers University-New Brunswick. – Bakterie, które badamy, żyją w bardzo gorącej wodzie – ponad 70 stopni Celsjusza – w odległych miejscach i nie można sobie wyobrazić, że transportują je zwierzęta, ptaki lub ludzie. Muszą być transportowane powietrzem, a ruch ten musi być bardzo rozległy – dodał.
Wyniki badań ukazały się w piśmie „Philosophical Transactions of the Royal Society B”.
Severinov wraz z kolegami badali „molekularne wspomnienia” bakterii z ich spotkań z wirusami. Wirusy, które atakują bakterie – bakteriofagi, pozostawiają ślad w niektórych regionach DNA bakterii. To właśnie te „molekularne wspomnienia”. Właściwie to informacje o przebytych infekcjach wirusowych. Komórki, które przetrwają infekcje, przekazują te informacje – małe fragmenty wirusowego DNA – swoim potomkom. Kolejność tych wspomnień pozwala naukowcom śledzić historię interakcji bakterii z wirusami w czasie.
Bakteriofagi są bardzo rozpowszechnionymi i wszechobecnymi formami życia na naszej planecie. Wirusy mają głęboki wpływ na populacje drobnoustrojów, strukturę ich społeczności i ewolucję. Przekazywanie przez bakterie fragmentów wirusowego DNA z pokolenia na pokolenie jest to formą samoobrony. Podczas następnego spotkania z danym bakteriofagiem, bakterie mogą skuteczniej stawić mu opór.
Naukowcy zebrali lubiące ciepło bakterie Thermus thermophilus z kilku oddalonych od siebie miejsc na Ziemi. Z gorącego żwiru na Wezuwiuszu i gorących źródeł na Etnie we Włoszech, z gorących źródeł w regionie El Tatio w północnym Chile, w regionie Termas del Flaco w południowym Chile oraz z gorących źródeł w kalderze wulkanu Uzon na Kamczatce w Rosji.
Początkowo naukowcy sądzili, że bakterie tego samego gatunku żyjące w gorących źródłach tysiące kilometrów od siebie – a zatem odizolowane od siebie – będą miały bardzo różne „wspomnienia” z ich spotkań z wirusami. To dlatego, że wszystkie bakterie powinny mieć niezależne historie infekcji wirusowych.
Ale zespół naukowców odkrył, że niektóre z tych fragmentów wirusowego DNA były podobne we wszystkich tych miejscach oddalonych tysiące kilometrów od siebie. Wygląda na to, że przynajmniej niektóre szczepy T. thermophilus przemieściły się na ogromne, międzykontynentalne odległości i to bez żadnej pomocy od innych żywych istot.
Początkiem tego roku, w próbkach gleby z Arktyki znaleziono gen, który zapewnia mikroorganizmom wielooporność – oporność na działanie wielu antybiotyków. Być może superbakterie dotarły tam korzystając ze wspomnianego przez naukowców z Rutgers University „mostu powietrznego”. Więcej na ten temat w tekście: Superbakterie zawędrowały na dziewicze tereny Arktyki.
– Odkryliśmy, że było wiele wspólnych „wspomnień” – identyczne fragmenty wirusowego DNA przechowywane w tej samej kolejności w DNA bakterii z odległych gorących źródeł. Nasza analiza może dostarczyć informacji przydatnych w badaniach ekologicznych i epidemiologicznych dotyczących chorobotwórczych bakterii, które na całym świecie rozprzestrzeniają geny oporności na antybiotyki bez pomocy ludzi – zaznaczył Severinov.
Teraz naukowcy chcą przetestować swoją hipotezę „mostu powietrznego” pobierając próbki powietrza na różnych wysokościach i w różnych lokalizacjach na całym świecie. Badacze będę musieli skorzystać z samolotów, dronów i balonów badawczych. Pozwoli to na porównanie grup bakterii i ich historii. Ostatecznie to powinno dać nam lepsze wyobrażenie o tym, jak bakterie, w tym te oporne na działanie antybiotyków, rozprzestrzeniają się na całym świecie, co z kolei może skutkować lepszą ochroną przed nimi.
Źródło: Rutgers University, fot. Yaroslav Ispolatov. Na zdjęciu gorące źródło w regionie El Tatio w północnym Chile.
