Mokslo ir technologijų pasaulis

Tarptautinė mokslininkų grupė, atlikusi genetinius tyrimus ir publikavusi mokslinį darbą, kurį nepriklausomi ekspertai pavadino didžiausiu iki šiol publikuotu darbu apie bakterijų genomą, paskelbė, jog nežalingi mikroorganizmai mėsėdėmis bakterijomis pavirto vos per keturias mutacijas, įvykusias per 35 metus.

Nors tam tikram streptokokų porūšiui yra suteiktas „mėsėdžių“ titulas, jos tiesiogine prasme mėsos neėda. Tačiau gamina baltymą, suskaidantį žmogaus odą, riebalus ir raumenis – prasidėjus skaidymo procesui, audiniai gana greitai numiršta. „Vienas iš pagrindinių baltymų yra veiklioji medžiaga, naudojama „Adolph's“ mėsos minkštiklyje“, – teigė Hjustono Metodistų tyrimų instituto infekcinių ligų ekspertas Jamesas Musseris. Jis yra tyrimo, publikuoto “Proceedings of the National Academy of Sciences", bendraautorius.

Šios bakterijos sukeliama liga, vadinama nekrotizuojančiu fasciitu, labai sunkiai gydoma: nors antibiotikai padeda, tačiau neretai tenka atlikti ir odos persodinimo operacijas, ir galūnių amputacijas, bet net ir nepaisant šių pastangų neretos mirtys. Negydant infekcija būna mirtina 70 proc. atvejų. Pasak J. Musserio, dėl šių charakteristikų mėsėdė bakterija yra vertinama kaip itin įdomus žvėris, su kuriuo sudėtinga dirbti, rašo „The Verge“.

Norėdami išsiaiškinti, kaip bakterija mutavo, mokslininkai išanalizavo daugiau nei 3615 streptokoko atmainų. Dažniausiai šie mikroorganizmai žmonėms nežalingi, jų gausu ant mūsų odos. Nors kai kuriais išimtiniais atvejais jos sukelia akių uždegimą, meningitą, plaučių uždegimą. Liūdniausiai garsėjanti streptokoko „A grupė“, linkusi sukelti didelę dalį mėsą ėdančios ligos epidemijų. „Mums reikėjo daugybės duomenų, kad išsiaiškintume, kaip nutiko, jog atsirado toks agresyvus patogenas“, – sakė mokslininkas.

Nuo nekalto gyvio iki mirtino plėšrūno – per keturis žingsnius

Kai mokslininkai surinko pakankamai istorinių genomo duomenų, jiems teko užduotis sukurti molekulinį laikrodį, kuris fiksavo kiekvieną bakterijos genomo pokytį – su šiais įrankiais jie priartėjo prie išsiaiškinimo, dėl kokių konkrečių genetinių pokyčių viena bakterijų atmaina tapo tokia agresyvi. „Skaičiuodami laiką atgal, galėjome nustatyti, kad esminiai genetiniai pokyčiai buvo keturi“, – sakė J. Musseris. Dvi pirmosios mutacijos įvyko iki 1960 metų. Jų priežastis – vienos bakterijų linijos užsikrėtimas dviem skirtingų tipų virusais. „Bakterijos taip pat gali užsikrėsti virusinėmis infekcijomis, o virusai, kuriais jos užsikrėtė, buvo su genais, koduojančiais iki tol bakterijose neegzistavusius toksinus“, – sakė tyrimo bendraautoris. Šiuos genus bakterijos sugebėjo integruoti į savo genomą.

Trečioji mutacija buvo vieno nukleotido (DNS arba RNR subvieneto) permaina, kuri, pasak J. Musserio, bakterijoms suteikė galimybe pasigaminti geresnį toksiną, nei iki tol. „Tarp 1960 ir 1970 metų įvyko vienos toksiną sudarančios aminorūgšties pasikeitimas“, – tvirtina mokslininkas. Galų gale paskutinė mutacija įvyko 1983 metais – įvyko geno pernaša iš kitos bakterijos. Dėl visų šių mutacijų derinio mirtina bakterijų atmaina galėjo ląsteles naikinančius toksinus gaminti didesniais kiekiais nei iki tol.

„Šis organizmas žaidžia tokį žaidimą – bando išsiaiškinti, kaip pagaminti daugiau toksinų arba kaip juos gaminti didėjančiais kiekiais“, – sakė mokslininkas. Ir nors mėsėdės bakterijos gamina net 90 skirtingų toksinų tipų, šių keturių mutacijų kombinacija mikroorganizmus pavertė itin grėsmingu sutvėrimu.

Kilo iš vienos linijos

Pačius mokslininkus labiau nei nedidelis mutacijų kiekis ir trumpas galingo patogeno vystymosi laikas nustebino tai, kad viso keturios mutacijos įvyko toje pačioje pirmtakės linijoje – jokia kita ląstelių linija taip nemutavo. „Buvo ląstelė, kuri bėgant laikui paeiliui įgydavo visas šias skirtingas papildomas dalis, o galų gale, po ketvirtosios mutacijos, ji pavirto šiuo pasiutusiu streptokoku“, – sakė mokslininkas, mėsėdę bakteriją palyginęs su automobiliu, kuris nuvažiavęs nuo gamyklos konvejerio neatrodo niekuo išskirtinis, tačiau pakeitus variklį, išmetimo ir garso sistemas iš minios jis išsiskiria labiau už bet ką kita.

Dabar J. Musseris su kolegomis dar labiau gilinsis į mėsėdžių bakterijų kilmės istoriją. Pasak mokslininko, dar reikia išsiaiškinti, dėl ko mikroorganizmas išplito taip greitai ir taip plačiai. Bet nuostabu jau ir tai, kad mokslininkai sugebėjo sukurti tokią detalią istorinę mutacijų seką, sako JAV Nacionalinių sveikatos institutų epidemiologas Davidas Morensas.

„Iki šiol nebuvo padaryta nieko panašaus. Tai yra patogeniškas organizmas, kuris išsivystė iš kažko, kas nebuvo patogeniška, o vėliau pakito į tai, kas tapo ypatingai užkrečiama – ir dabar žinome, kaip tai nutiko“, – sakė epidemiologas. Ir nors šis tyrimas nepadės kaip nors efektyviau gydyti esamų pacientų, tačiau jis bus naudingas infekcijų stebėsenai, nes dabar bus žinoma, kurie evoliucijos žingsniai yra grėsmingi.

Ajovos valstijos universiteto mikrobiologas, pirmo 1987 metais publikuoto mokslinio darbo, aprašiusio mėsėdes bakterija, bendraautorius Patrickas Schlievertas sutinka su D. Morensu. Pasak jo, J. Musserio tyrimas parodo, jog ir ateityje mutacijos galės vykti genus perimant iš virusų, ir kad mutacijos vyks tokiu pačiu greičiu, kaip ir mėsėdėse bakterijose. „Galiu teigti, kad nauja streptokoko atmaina išlįs praėjus 35 metams nuo 1987. Bet negaliu pasakyti nei kaip ji atrodys, nei iš kur ji atsiras… tiesiog žinau, kad taip nutiks“, – sakė mokslininkas. Pasak P. Schlieverto, jei mokslininkai nori užkirsti kelią itin nemalonių patogenų atsiradimui, jiems reikia atrasti būdą neleisti virusams užkrėtinėti bakterijų. „Galbūt tada sugebėtume sustabdyti naujų epidemijų atsiradimą“, – vylėsi mokslininkas.