Μια νέα μελέτη, διαπίστωσε πως το βακτήριο E.coli έχει την ικανότητα να αναπτύξει ανησυχητικά υψηλή αντοχή στα αντιβιοτικά.
Οι ερευνητές του Ινστιτούτου της Σάντα Φε χαρτογράφησαν πάνω από 260.000 πιθανές μεταλλάξεις μιας πρωτεΐνης του E.coli που είναι υπεύθυνη για την επιβίωση του βακτηρίου όταν αυτό εκτίθεται στο αντιβιοτικό τριμεθοπρίμη.
Στη συνέχεια, μελέτησαν χιλιάδες ψηφιακές προσομοιώσεις όπου διαπίστωσαν ότι το 75% όλων των πιθανών εξελικτικών διαδρομών της πρωτεΐνης E.coli είχαν αυξήσει σημαντικά τα επίπεδα ανθεκτικότητας των βακτηρίων στα αντιβιοτικά, με αποτέλεσμα να καταστεί αναποτελεσματική η τριμεθοπρίμη.
Το εύρημα εγείρει ανησυχίες σχετικά με την προσαρμοστικότητα και τις εξελικτικές ικανότητες του E.coli.
«Η μελέτη υποδεικνύει ότι η ανθεκτικότητα των βακτηρίων όπως το E.coli στα αντιβιοτικά, μπορεί να εξελίσσεται πιο επιδέξια από ό,τι αρχικά πιστεύαμε, κάτι που έχει επιπτώσεις στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο διάφορα συστήματα στην εξελικτική βιολογία, τη χημεία και άλλους τομείς, προσαρμόζονται και εξελίσσονται», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης και καθηγητής στο Ινστιτούτο της Σάντα Φε, Αντρέας Βάγκνερ.
Οι ερευνητές κατέρριψαν επίσης μια θεωρία σχετικά με τα «τοπία καταλληλότητας» του E.coli. Αυτοί οι γενετικοί χάρτες απεικονίζουν πόσο καλά ένας οργανισμός, ή ένα μέρος όπως μια πρωτεΐνη, προσαρμόζεται στο περιβάλλον του. Στα τοπία καταλληλότητας, τα σημεία του χάρτη δείχνουν διάφορους γενετικούς τύπους ενός οργανισμού.
Οι ερευνητές της νέας μελέτης δημιούργησαν ένα από τα πιο πλήρη τοπία καταλληλότητας για την πρωτεΐνη διυδροφυλλική αναγωγάση (DHFR) του E. coli χρησιμοποιώντας την τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR.
Ανακάλυψαν ότι, ακόμη και σε σκληρά περιβάλλοντα, πάνω από το 75% των πληθυσμών E.coli που προσομοίωσαν έφτασαν σε υψηλές κορυφές καταλληλότητας, προσδίδοντας στα βακτήρια υψηλή αντοχή στα αντιβιοτικά.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν σε επαναξιολόγηση των μοντέλων σε πολλούς τομείς, καθώς και σε περαιτέρω έρευνα σχετικά με το πώς τα περιβάλλοντα του πραγματικού κόσμου επηρεάζουν τις εξελικτικές διαδικασίες των βακτηρίων.
Η μελέτη των τοπίων καταλληλότητας του E. coli έχει ευρύτερες επιπτώσεις, όχι μόνο στην κατανόηση της βακτηριακής εξέλιξης αλλά και σε εφαρμογές όπως η ανάπτυξη στρατηγικών ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά.
Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Science.