Устойчивость к антибиотикам растет у «одиноких» мутирующих микробов

Крупное исследование под руководством Манчестерского университета показало, что так называемые «одинокие» микробы, живущие при низкой плотности популяции, с большей вероятностью мутируют, что приводит к более высоким уровням устойчивости к антибиотикам.

Проанализировав данные за 70 лет и почти 500 различных измерений мутаций, исследование демонстрирует, что отдельные микробы (например, бактерии) в плотных популяциях мутируют гораздо реже, чем в разреженных группах.

Мутации у бактерий могут приводить к различным последствиям, включая устойчивость к антибиотикам. Это исследование может проложить путь к лучшему пониманию антибиотикорезистентности и разработке более эффективных способов борьбы с устойчивыми «супербактериями».

Исследование, проведенное совместно с университетами Кила и Мидлсекса, развивает предыдущую работу команды, изучавшую связь между частотой мутаций и плотностью популяции микробов, но только на примере одной конкретной бактерии E. coli. Тогда было обнаружено, что «одинокие» бактерии мутировали для выработки устойчивости почти в десять раз чаще, чем бактерии в плотных популяциях.

Новое исследование, финансируемое Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC), значительно расширяет эти первоначальные выводы. Ученые проанализировали частоту мутаций у представителей всех ветвей жизни, изучив 68 независимых исследований 26 видов микробов, включая даже вирусы.

За этим последовали сотни дополнительных экспериментов с использованием почти 2 триллионов микробных клеток. Полученные данные показывают, что первоначальное открытие повторяется для множества антибиотиков, нацеленных на бактерии, и даже на дрожжи.

Доктор Крис Найт, старший автор исследования, заявил: «Спонтанные мутации питают эволюцию, но когда мутация приводит к чему-то более серьезному, например, к устойчивости к антибиотикам, это становится проблемой. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), если устойчивость продолжит расти, к 2050 году она будет приводить к 10 миллионам смертей в год».

Авторы называют свое открытие «пластичностью частоты мутаций, ассоциированной с плотностью» (density-associated mutation-rate plasticity, DAMP). DAMP — это способность частоты мутаций меняться в зависимости от среды обитания микроба. Исследователи обнаружили, что DAMP может играть ключевую роль в снижении мутаций, вызывающих устойчивость к антибиотикам.

Ведущий автор исследования доктор Крашовец объясняет: «Согласно нашим анализам, DAMP дает бактериям меньший шанс стать устойчивыми к антибиотикам при более высокой плотности популяции. Мы предполагаем, что DAMP влияет на ход эволюции в более широком смысле, и понимание его причин и следствий поможет понять и контролировать эволюцию».

Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.