Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям

Современная медицина и сельское хозяйство значительно ускорили этот процесс, благодаря чему появились супербактерии. Антибиотики производятся в лабораториях и вводятся людям и скоту в гораздо больших количествах, чем это происходит в природе. Подвергая бактерии воздействию огромных доз их собственного лекарства, люди вызывают то, что ранее считалось редкими генетическими мутациями, а теперь быстро превращается в обычное явление. Недавний пример – колистин, антибиотик, который доступен с 1950-х годов, но не часто используется для лечения людей, поскольку опасен для почек. Однако он широко применяется в животноводстве в качестве стимулятора роста. В 2015 году в бактериях, которыми были заражены свиньи в Китае, обнаружили ген mcr-1, устойчивый к колистину. В течение восемнадцати месяцев этот ген распространился среди бактерий на пяти континентах, в некоторых местах заразив 100 % животных на фермах. Бактерии, устойчивые к колистину, стали обнаруживаться и у все большего числа людей. Несмотря на все побочные эффекты, колистин по-прежнему используется как последнее средство для лечения стойких инфекций, но с распространением гена mcr-1 его, вероятно, вскоре выбросят на свалку устаревших препаратов.

Рост устойчивости к антибиотикам превратился в мировую эпидемию, которую многие считают одной из самых серьезных угроз для здоровья человека в будущем. Имеющиеся в нашем распоряжении лекарства, такие как ванкомицин, метициллин и пенициллин, уже не работают так, как раньше, поэтому требуются новые антибиотики. Без них даже обычные операции могут быть опасны для жизни. По прогнозам, к 2050 году инфекции, устойчивые к антибиотикам, будут ежегодно уносить жизни как минимум десяти миллионов человек.

Одна из причин распространения супербактерий состоит в том, что за последние тридцать лет не было введено ни одного антибиотика нового типа. Антибиотики одной группы действуют на бактерии одинаково. К примеру, бета-лактамы – это группа, включающая пенициллин, антибиотики этой группы препятствуют правильному образованию поперечных связей в клеточных стенках бактерий, ослабляя их и вызывая разрыв; группа тетрациклинов блокирует синтез белка в бактериях, в результате чего бактерии не могут размножаться и расти; группа хинолонов подавляет репликации бактериальной ДНК.

Большинство доступных антибиотиков – это вариации существующих препаратов. Они бьют по одним и тем же старым целям в клетках бактерий, которые становятся все мудрее в своей игре. Чтобы обойти эту проблему и создать антибиотики, к которым бактерии еще не выработали устойчивость, требуется открыть совершенно новые механизмы уничтожения. Это может быть токсин, пробивающий дыры в клеточных стенках, воздействуя на различные молекулы или каким-то образом вмешиваясь в работу ключевых ферментов. В идеале это должно быть что-то такое, до чего еще никто не додумался. Поиск инноваций такого рода приведет ученых к бактериям внутри глубоководных кораллов и губок. Конечная цель – найти химические вещества, вырабатываемые самими бактериями для уничтожения чужеродных бактерий.

* * *

В Плимутском университете на южном побережье Великобритании работает глубоководный биолог Керри Хауэлл, специалист по экосистемам кораллов и губок и сложным сообществам микробов, живущих в них. Некоторые микробы не служат какой-либо продуктивной цели, в то время как симбиотические микробы приносят пользу кораллам и губкам. Они не считаются хемосинтетическими, как микробы гидротермальных источников, однако могут помогать своим хозяевам получать пищу или ключевые питательные вещества, как это делают бактерии червей-костоедов. Мэт Аптон, работающий в том же университете, тестирует губки и кораллы Хауэлла. Он разминает образцы в кашицу, распределяет по чашкам Петри и инкубирует, чтобы посмотреть, что вырастет. Если появляются растущие колонии микробов, команда Аптона отбирает и выделяет чистые штаммы, которые затем проверяют на предмет того, какие другие микробы они убивают.

Главное в этой работе – вынудить микробы начать производить токсичные соединения, что не происходит постоянно, поскольку микробы включают химическую защиту только тогда, когда она им необходима.

Один из подходов – подстегнуть их химическим способом. Для этого их купают в веществах, которые, как известно, включают гены для выработки антибиотиков.

При выращивании микробов в лаборатории условия настолько искусственные, что в результате будет получено не более двух-трех различных соединений. «Приходится напоминать себе, что мы, вероятно, видим лишь малую часть того, что есть на самом деле», – говорит Аптон. Как ни старайся обеспечить бактериям комфортные условия, лаборатория в Плимуте все же чрезвычайно далека от морских глубин.