Превосходное умение адаптироваться
Порой бактериям удается научиться жить и даже благоденствовать в совершенно немыслимых условиях, например, в чистящих средствах, которые используются в больницах. Вот что я прочел в одной из научных статей: «Зараженными – преимущественно грамотрицательными бактериями – оказались десять свежих растворов и двадцать один из двадцати двух приготовленных на утилизацию» (15). Бывает и такое, что бактерии начинают питаться антибиотиками.
Передача резистентности
Как только бактерии удается разработать метод противодействия антибиотику, она начинает систематически передавать свои умения другим бактериям. И делает она это с неимоверной скоростью. Под давлением антибиотиков бактерии начинают максимально активно взаимодействовать со своими «сородичами». По сути, между бактериальными видами происходит самое настоящее общение – процесс, о котором никто даже не подозревал до появления искусственных антибиотиков. В первую очередь, они делятся информацией о резистентности, и происходит это несколькими способами.
Кодирование плазмид
Бактерии кодируют некоторые виды плазмид, – главным образом, внехромосомные кольцевые нити ДНК, каждая из которых содержит информацию о резистентности, – и передают их другим бактериям. Плазмиды – это высокомобильные генетические элементы, которые широко распространены в мире бактерий. Рассмотрим для примера аминогликозиды. На сегодняшний день это самые эффективные антибактериальные препараты. Они были выделены из бактерий рода актиномицетов. Эти бактерии вырабатывали и использовали аминогликозиды, чтобы убивать чужеродные или конкурирующие виды. Аминогликозиды могли уничтожить в том числе и самих актиномицетов, поэтому те выработали деактивирующий механизм и сохранили эту информацию на плазмидах. Любая форма резистентности к аминогликозидам, в том числе у псевдомонад и ацинетобактеров, берет начало от этих древних плазмид, созданных актиномицетами. Когда врачи стали направо и налево прописывать пациентам аминогликозиды, плазмиды актиномицетов «разлетелись» повсюду, как семена одуванчика на ветру.
Транспозоны и интегроны
Бактерии используют транспозоны, уникальные подвижные участки ДНК, которые являются неотъемлемым компонентом их генома. Транспозоны еще называют «прыгающими генами». Это название обусловлено тем, что они легко перемещаются между хромосомами и плазмидами. Транспозоны быстро интегрируются в ДНК, и когда это происходит, меняется генетический состав, а значит, и физическая форма микроорганизма. С помощью транспозонов бактерии передают большое количество информации о резистентности. Как правило, они высвобождают транспозоны в свободной форме в окружающую среду, чтобы затем их могли подхватить другие бактерии.
Также бактерии используют интегроны, мобильные элементы ДНК, которые интегрируются в определенные участки генома. Интегроны играют ключевую роль в передаче информации о резистентности и вирулентности.
Вирусы
В передаче информации о резистентности между различными бактериями также участвуют бактериальные вирусы, или бактериофаги. На сегодняшний день известно, что в процессе размножения бактериофаги не только воспроизводят себе подобных, они делают копии участков хромосом хозяина, содержащих информацию о резистентности, а затем передают ее другим инфицированным бактериям. Говоря проще, вирусы, которые заражают бактерию (да, бактерии тоже болеют), учат ее не поддаваться действию антибиотиков.
Бактерии передают информацию о резистентности напрямую или просто извлекают ее из своих клеток, чтобы потом ее могли подхватить другие бактерии. Микроорганизмы не прочь поэкспериментировать. Очень часто они повышают свою устойчивость за счет того, что объединяют информацию о резистентности, полученную из разных источников. Они ищут новые пути резистентности и даже развивают резистентность к антибиотикам, с которыми раньше никогда не встречались. Даже будучи в спящем и полуживом состоянии, бактерии не перестают делиться информацией о резистентности со своими «сородичами». Когда бактерия подхватывает кодированную информацию о резистентности, она встраивает ее в свою ДНК. В результате приобретенная резистентность становится генетической характеристикой, которая затем будет передаваться всем последующим поколениям, – вот он, ламаркизм в действии! Ученые указывают на то, что усиление бактериальной устойчивости, произошедшее за последние пятьдесят лет, напрямую связано с производством и использованием антибиотиков и что механизмы резистентности не только передаются от одних бактерий к другим, но и сохраняются в рамках вида.
Способность к обучению
Действие антибиотиков, к большому сожалению для нас, схоже с действием феромонов. Они выступают в роли химических аттрактантов и в буквальном смысле слова притягивают к себе бактерии. В присутствии антибиотика скорость обучения бактерий возрастает в разы. Тетрациклин, даже в очень малых дозах, – а лучше сказать, особенно в малых дозах – в 100, а то и в 1000 раз ускоряет подвижность, мобилизацию и процесс передачи транспозонов и плазмид. (Кстати, при лечении акне и в промышленном скотоводстве как раз используются малые дозы тетрациклина; причем очень часто этот антибиотик применяется годами). По мнению Уэнди Пауэлл, «это значит, что антибиотики создают бактериям стресс и тем самым стимулируют обмен плазмидами, которые могут содержать гены резистентности» (16).
Относительно недавно выяснилось, что в промышленно развитых странах вся пресная вода заражена антибиотиками (результат их попадания в систему водоснабжения). Да, их там крайне мало, но ввиду этого обстоятельства получается, что бактерии подвергаются повсеместному и постоянному воздействию малых доз антибиотических веществ. Такое воздействие заставляет бактерии формировать резистентность; и чем больше антибиотиков попадает в воду, тем быстрее происходит процесс формирования резистентности.
Больше всего ужасает то, что, когда бактерия приобретает устойчивость, она передает свои способности всем окружающим бактериям. Бактерии не конкурируют между собой за ресурсы, как предрекала распространенная теория эволюции, а наоборот – делятся друг с другом секретами выживания. «Самое удивительно, – признаются ученые, – это перенос генов, таких как tetQ и ermB, между представителями нормальной микрофлоры человека и животных, между популяциями бактерий, которые отличаются по видовому составу» (17). Анаэробные и аэробные, грамположительные и грамотрицательные бактерии, спирохеты и плазмодии делятся информацией о резистентности – явление, которое до распространения антибиотиков казалось немыслимым (еще одно свидетельство в пользу того, что природа – это не поле боя, а место, где все взаимосвязано и ценятся взаимовыгодные отношения»).
И все же, насколько умны бактерии?
Когда ученые поместили бактерии разных видов в питательный раствор с сублетальной дозой нового и довольно редкого антибиотика, за короткий период времени у них развилась резистентность, причем не только к этому антибиотику, но и к двенадцати другим, с которыми они никогда ранее не встречались, – некоторые из этих препаратов имели совершенно иную структуру. «Такое впечатление, что при столкновении с одним препаратом бактерии, как хорошие стратеги, предугадывают действие других», – признается Стюарт Леви (18).
По сути, бактерии предчувствуют появление антибиотиков будущего. Они учатся быть более вирулентными, т. е. пытаются увеличить свою болезнетворную силу. Для этого посредством тех же механизмов, которые задействованы при передаче информации о резистентности, бактерии делятся между собой факторами вирулентности. Они так слаженно действуют в ответ на нашу борьбу с болезнями, что невольно соглашаешься с мнением Леви, который однажды заметил: «Ты вдруг начинаешь рассматривать бактерии не как отдельные виды, а как составные части единого мира микробов» (19). То же самое когда-то сказал бывший комиссар FDA Дональд Кеннеди: «Имеющиеся факты указывают на то, что кишечные микроорганизмы животных и человека, их R-плазмиды и патогены образуют собственную экосистему, где действие, совершенное в какой-то одной точке, влияет на все другие» (20).
Скопление бактерий и скорость их обучения всегда высоки там, где высок процент применения антибактериальных средств. Активное использование антибиотиков приводит к мгновенной конгрегации бактерий, быстрой адаптации и запуску каскада информации о резистентности по всей мембране микроорганизма, где эта информация может быть доступна в любое время. «Генофонд [информация о резистентности] доступен бактериям, когда они подвергаются сильному селективному давлению антибиотиков в больницах, ветеринарной практике, сельском хозяйстве и животноводстве, где эти препараты активно используют для ускорения роста птиц и скота», – признается ученый Дж. Дэвис (21).
Там, где много людей или животных, или где не жалеючи используют антибиотики, передача резистентности неминуема. Речь идет о домах престарелых, детских садах, приютах для бездомных, тюрьмах, бедных микрорайонах, ветеринарных клиниках и животноводческих фермах. И это еще не самые опасные места на планете. Несмотря на видимую чистоту, белые халаты, приглушенные голоса и высоту служения, с уверенностью можно сказать, что нигде на Земле нет такого количества резистентных бактерий, как в больницах.
