E. coli — один из самых изученных организмов, и это может быть проблемой для науки и медицины

Бактерия Escherichia coli (E. coli) — один из наиболее широко изученных организмов и рабочий инструмент молекулярной биологии. Её популярность в науке с XIX века обусловлена простотой культивирования: она быстро размножается (менее чем за 20 минут) и использует различные источники углерода.

Изучение E. coli заложило основы микробиологии, молекулярной генетики и биохимии, включая понимание репликации ДНК, синтеза белка и передачи генетического материала между бактериями (конъюгация), что является ключевой причиной антибиотикорезистентности.

Однако доминирование E. coli в лабораториях привело к упрощённому взгляду на микробиологию, отвлекая внимание от тысяч других малоизученных видов бактерий.

Научная польза E. coli

Используя E. coli, учёные установили фундаментальные основы жизни. Манипуляции с её ДНК позволили разработать методы генетической инженерии. Исследования показали, что бактериальная хромосома кольцевая, и открыли пути использования бактериофагов как альтернативы антибиотикам.

В 2015 году почти 30% терапевтических белков для лечения таких заболеваний, как гепатит С и рассеянный склероз, были получены с использованием E. coli.

Недостатки модельного организма

E. coli утвердилась как модельный организм — вид, изучаемый с ожиданием, что результаты можно экстраполировать на другие виды, включая человека. Однако такие параллели часто оказываются неполными.

Кроме того, исследования на немодельных организмах менее заметны научному сообществу, что замедляет прогресс в понимании всего разнообразия бактерий.

ESKAPE-патогены не включают E. coli

Фокус на E. coli ограничивает изучение механизмов заражения другими бактериями. ESKAPE-патогены — группа бактерий с высокой устойчивостью к антибиотикам (например, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae) — представляют глобальную угрозу. Они обладают уникальными чертами, отсутствующими у E. coli, например, способностью сбрасывать клеточную стенку, уклоняясь от действия препаратов.

Изучение этих уникальных признаков, позволяющих патогенам выживать, невозможно, если использовать только E. coli в качестве модели.

Учитывая, что основы бактериальной биологии во многом изучены благодаря E. coli, возможно, пришло время сосредоточиться на новых патогенах. Модельные организмы — мощный инструмент, но их возможности для экстраполяции выводов ограничены. Для лучшего понимания инфекций и действия антибиотиков необходимо изучать конкретный вызывающий заболевание организм.