Jaskinia Lodowa Scărișoara skrywa jeden z najstarszych bloków lodu na świecie
Miejsce, w którym dokonano odkrycia, to jaskinia o objętości lodowego bloku szacowanej na 100 000 metrów sześciennych. Ten lodowy kolos formował się przez około 13 000 lat, tworząc naturalne archiwum klimatyczne i biologiczne. Naukowcy z Rumuńskiej Akademii Nauk pobierali z niego rdzenie lodowe warstwa po warstwie, tak, jakby odczytywali stronice zapomnianej księgi. Wśród próbek znalazły się mikroby uwięzione w lodzie w czasach, gdy w Egipcie wznoszono pierwsze piramidy.
Czytaj też: Starożytni chirurdzy z Ałtaju. W dalekiej Azji wykonywano skomplikowane operacje
Badania skupiły się na izolacji i sekwencjonowaniu genomu konkretnych szczepów. Kompleksowa analiza genetyczna bakterii z rodzaju Psychrobacter pochodzących z takiego środowiska została przeprowadzona po raz pierwszy. Szczep oznaczony jako SC65A.3 okazał się niezwykłym organizmem, tzw. poli-ekstremofilem, który świetnie radzi sobie nie tylko z ekstremalnym zimnem (do -15°C), ale też z wysokim zasoleniem. To pokazuje, jak niezwykłe strategie przetrwania wyewoluowały w całkowitej izolacji.
Genetyczna dwustronność mikroba sprzed epoki brązu
Wyniki przeprowadzonych ekspertyz zostały opublikowane na łamach Frontiers in Microbiology. Cristina Purcarea, kierująca zespołem, podkreśla dwuznaczność znaleziska:
Szczep bakteryjny Psychrobacter SC65A.3 wyizolowany z Jaskini Lodowej Scărișoara, pomimo swojego odległego pochodzenia, wykazuje oporność na wiele nowoczesnych antybiotyków i przenosi ponad 100 genów związanych z opornością. Ale może również hamować wzrost kilku głównych opornych na antybiotyki superbakterii i wykazał ważne aktywności enzymatyczne o istotnym potencjale biotechnologicznym.
Zagrożenie jest konkretne i mierzalne. Bakteria jest oporna na 10 współczesnych antybiotyków z ośmiu różnych klas, w tym na leki ostatniej szansy stosowane w szpitalach, jak cefalosporyny III generacji czy fluorochinolony. W jej genomie znaleziono klinicznie istotne geny oporności, m.in. mcr-1, który odpowiada za oporność na kolistynę, czyli antybiotyk używany, gdy inne zawiodą. Co gorsza, geny te są umieszczone na mobilnych elementach genetycznych, co oznacza, że te prehistoryczne instrukcje „przetrwania” mogłyby potencjalnie zostać przekazane współczesnym, groźnym patogenom.
Czytaj też: Siatkówka oka stworzona w laboratorium ujawniła sekret stojący za ludzkim wzrokiem
Jednocześnie ten sam szczep okazał się skuteczny w hamowaniu rozwoju 14 najbardziej niebezpiecznych superbakterii z grupy ESKAPE, w tym MRSA czy Klebsiella pneumoniae. W jego materiale genetycznym odkryto ślady produkcji związków przeciwdrobnoustrojowych, a prawie 600 genów wciąż ma nieznane funkcje. To ogromna, niezbadana skarbnica potencjalnych nowych mechanizmów, które mogłyby posłużyć do projektowania zupełnie nowych leków.
Topniejący lód uwalnia nie tylko wodę
Kontekst klimatyczny nadaje temu odkryciu dodatkowego, pilnego znaczenia. Globalny kryzys oporności na antybiotyki już teraz przyczynia się do ponad miliona zgonów rocznie. Topnienie wiecznej zmarzliny i lodowców przestaje być tylko problemem środowiskowym, a staje się także epidemiologicznym. Uwalniane po tysiącach lat mikroby, wraz ze swoim arsenałem genów oporności, mogą wejść do współczesnych ekosystemów.
Jeśli topniejący lód uwolni te mikroby, geny te mogą rozprzestrzenić się na współczesne bakterie, przyczyniając się do globalnego wyzwania oporności na antybiotyki. Z drugiej strony, produkują one unikalne enzymy i związki przeciwdrobnoustrojowe, które mogłyby inspirować nowe antybiotyki, enzymy przemysłowe i inne innowacje biotechnologiczne. – zauważa Purcarea
Odkrycie szczepu SC65A.3 jest namacalnym dowodem na to, że oporność na antybiotyki nie jest wytworem ery penicyliny, lecz naturalnym, prehistorycznym zjawiskiem. Bakterie ćwiczyły te mechanizmy na długo przed tym, zanim Alexander Fleming zauważył działanie pleśni. Walczymy więc nie tylko z konsekwencjami nadużywania leków, ale też z milionami lat mikrobiologicznej ewolucji. Z drugiej strony, niekontrolowane uwolnienie takiego organizmu, zwłaszcza z jego mobilnymi genami oporności, to scenariusz, którego nikt nie chce przetestować w praktyce.