Эволюционный «разворот» может снизить устойчивость к антибиотикам
Исследователи из Университета Монаша обнаружили революционный «разворот» в эволюции устойчивости к антибиотикам. Это ставит под сомнение широко принятое представление о необратимости однажды развившихся признаков.
Открытие, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, имеет далеко идущие последствия для борьбы с устойчивостью к антибиотикам — глобальной проблемой для здравоохранения.
Закон Долло, считающийся фундаментальным принципом эволюционной биологии, утверждает, что утраченные признаки не могут быть восстановлены.
«Наше исследование ставит эту идею под сомнение, обнаружив первый известный пример молекулярной обратной эволюции в устойчивости к антибиотикам», — заявил ведущий автор работы, доцент Майк Макдональд.
Исследование изучает возможность отмены вредных признаков, таких как устойчивость к антибиотикам, с помощью механизма горизонтального переноса генов (ГПГ).
В центре эксперимента была бактерия Helicobacter pylori, способная обмениваться ДНК посредством ГПГ. Учёные отслеживали и секвенировали генетические изменения в реальном времени в независимых популяциях бактерий.
В некоторых группах вариант гена, обеспечивающий устойчивость к антибиотикам, вернулся к своей исходной, чувствительной форме. Это стало прорывным открытием в эволюционной биологии.
Исследование также проливает свет на роль рекомбинации — перетасовки и обмена генетическим материалом — в облегчении этого эволюционного разворота. Популяции с низким уровнем рекомбинации развили гиперрекомбинационный фенотип, ускорив обмен ДНК и обратив вспять устойчивость к антибиотикам.
Для понимания динамики естественного отбора и ГПГ исследователи построили популяционно-генетическую модель. Математическое моделирование показало, что хотя «цена» устойчивости высока, умеренный или высокий уровень ГПГ может снова сделать устойчивые к антибиотикам популяции уязвимыми.
«Это исследование может переопределить наши стратегии борьбы с устойчивостью к антибиотикам, вселяя надежду на будущее, где мы сможем смягчить распространение вредных признаков и потенциально восстановить эффективность противомикробных препаратов», — сказал доцент Макдональд.