Эволюция

Устойчивость некоторых болезнетворных бактерий к антибиотикам может представлять серьезную проблему для лечения заболеваний, особенно в тех странах, где антибиотики широко распространены и их можно приобрести в любой аптеке. Грозным предупреждением явилась эпидемия тифа 1972 года в Мексике. Трагические обстоятельства показали, что бациллы тифа выработали устойчивость к хлорамфениколу. С эволюционной точки зрения устойчивость к антибиотикам возникает в результате отбора преадаптированных устойчивых мутантов. Еще в начале 1950 годов стало известно, что можно селекционировать и производить резистентные штаммы, никогда не имевшие контакт с антибиотиками.

Генно-клеточный механизм возникновения устойчивости может быть разным, в зависимости от конкретных антибиотиков и видов бактерий; может различаться и скорость выработки устойчивости. Даже внутри вида механизм выработки устойчивости к данному химическому веществу может быть различен. Устойчивость некоторых бактерий к пенициллину была отмечена еще в 1940 годах; она связана с действием одного фермента бактерии, который может расщеплять пенициллин (большинство существующих в природе бактерий устойчивы к пенициллину именно благодаря этому ферменту). Устойчивость к антибиотикам снизила эффективность многих ранее очень действенных лекарств или же вовсе лишила их пригодности. При наличии лекарства отбор резистентных бактерий происходит с большой скоростью. Недавние исследования показали это на примере выработки устойчивости к антибиотикам некоторых штаммов туберкулезных бактерий.

Наряду с этой проблемой существует и другая, специфическая именно для случаев с бактериями. Некоторые штаммы могут передавать гены, ответственные за устойчивость к другим штаммам (это называется «конъюгация»), среди тех индивидов, которые ведут половую жизнь. Это открытие было сделано в 1959 году японскими учеными, которые продемонстрировали, как передаются гены по цепочкам ДНК между двумя «скрещивающимися» штаммами бактерий. Открытие передаваемой сопротивляемости заставило пересмотреть использование антибиотиков в животноводстве, где их ранее применяли не только для лечения инфекционных заболеваний, но и для предотвращения инфекций, а в некоторых случаях в качестве пищевых добавок для увеличения роста животных.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗООКУМАРИНУ

Зоокумарин — это химическое вещество, антикоагулянт, которое широко используется для борьбы с крысами и мышами. Впервые его применили в 1950 году, и с тех пор он стал распространенным ядом благодаря своей низкой токсичности и безвредности для домашних животных. Он воздействует на комплекс биохимических реакций с участием витамина К, от которых зависит свертываемость крови. Когда чувствительные крысы съедают приманку, их капилляры становятся более тонкими, чем обычно, и кровь теряет способность свертываться; происходит ряд серьезных кровоизлияний и животное погибает.

Резистентные породы крыс впервые обнаружились в Шотландии в 1958 году. К 1972 году они появились в 12 районах Великобритании. Причиной такой эволюции могла послужить мутация одного гена, резистентность которого можно считать доминантным аллелем. В резистентных линиях крыс зоокумарин не оказывает воздействия на процесс свертываемости крови; свертываемость происходит как обычно, но при этом потребляется больше витамина К. Одна из резистентных популяций, обитающих в районе Уэлшпула в центральном Уэльсе и позже распространившаяся к границе Шропшира, была изучена особенно хорошо. Впервые резистентные крысы были замечены в Уэлшпуле в 1959 году. Впоследствии территория их обитания расширялась со скоростью три мили в год, что является обычной скоростью, с какой крысы осваивают новую территорию. Их распространение зависело от продолжающегося применения яда и от давления отбора, который продолжал действовать на популяцию в течение нескольких лет.

После начала применения яда среда обитания этих крыс неожиданно изменилась. Это привело к изменению селективной ценности генов, от которых зависит нормальная свертываемость крови, и их наличие в гомозиготном виде неожиданно стало летальным. Несколько мутантов, у которых имелись доминантные резистентные аллели гена, оказались в благоприятном положении. В новых условиях генетический набор популяции изменился. Это пример того, насколько быстро может происходить естественный отбор.

См. также статью «Отбор».

УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ