Bakterie jelitowe dostosowały się do żywności przetworzonej

Bakterie jelitowe szybko ewoluowały, aby móc trawić skrobię z żywności ultraprzetworzonej – informuje „Nature”.

Badacze przeanalizowali genomy prawie trzydziestu gatunków bakterii

.Jak wykazali amerykańscy naukowcy z University of California – Los Angeles (UCLA), mikroorganizmy jelitowe ewoluują inaczej w uprzemysłowionych i nieprzemysłowych częściach świata. W krajach uprzemysłowionych warianty genów, które pomagają mikroorganizmom trawić skrobię z żywności ultraprzetworzonej wyparły inne warianty u niektórych gatunków bakterii jelitowych.

Jako że skrobia o nietypowych właściwościach jest produkowana przemysłowo i istnieje dopiero od kilku dekad, naukowcy uważają, że dobór naturalny musiał działać silnie, aby nowe geny tak szybko zyskały dominujące znaczenie.

Badacze przeanalizowali genomy prawie trzydziestu gatunków bakterii jelitowych, wykorzystując dane z całego świata. Jak się okazało, tak szybka ewolucja była możliwa dzięki procesowi zwanemu poziomym transferem genów, w którym bakterie przenoszą DNA z jednego szczepu do drugiego.

Poziomy transfer genów został wcześniej zidentyfikowany jako mechanizm, który pozwala bakteriom szybko rozwinąć oporność na antybiotyki, ale powszechność tego procesu w mikrobiomie jelitowym była do tej pory mało znana.

„Odkrycie, że zdolność trawienia nowych skrobi jest celem doboru naturalnego u bakterii jelitowych, jest interesujące, ale znaleźliśmy jeszcze silniejszy sygnał, że istnieją różne cele doboru dotyczące wielu genów i wielu gatunków w populacjach uprzemysłowionych i nieprzemysłowych” – powiedział doktorant UCLA i pierwszy autor artykułu, Richard Wolff.

Wolff i autorka korespondencyjna, profesor ekologii i biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, Nandita Garud, opracowali nowatorską statystykę, która identyfikuje miejsca w DNA 30 gatunków bakterii jelitowych, w których geny osiągnęły wysoką częstotliwość występowania.

Statystyka ta poszukuje niewielkich obszarów jednorodności na tle ogromnej różnorodności oddzielającej różne szczepy tego samego gatunku.

„Na przykład różne szczepy E. coli różniły się od siebie w takim samym stopniu, jak ludzie od szympansów, a mimo to nazywamy je tym samym gatunkiem. Pomimo tej różnorodności, u wielu żywicieli nadal występują wspólne fragmenty DNA – ukryta nić łącząca nasze mikrobiomy” – powiedziała Garud.

Bakterie jelitowe mogą pobierać DNA ze swojego otoczenia

.W szczególności jeden gen był „popularny” tylko w populacjach uprzemysłowionych. Chodzi o gen związany ze zdolnością do trawienia maltodekstryny, która jest wytwarzana ze skrobi kukurydzianej i jest stosowana w żywności przetworzonej od lat 60. XX wieku.

„Zaobserwowaliśmy sygnał adaptacyjny bardzo wyraźnie, ale nie możemy jeszcze z całą pewnością stwierdzić, czy specjalizuje się on w maltodekstrynie, czy w szerszej klasie pochodnych skrobi. Mogą istnieć etapy pośrednie, w których bakterie adaptują się do różnych źródeł skrobi – powiedział Wolff. – Istnieje wiele etapów między dietą bogatą w maniok i owoce drzewa chlebowego a dietą bogatą w Hot Cheetosy lub coś podobnego”.

Bakterie jelitowe mogą pobierać DNA ze swojego otoczenia na wiele różnych sposobów: mogą je zjadać; mogą zostać zainfekowane wirusem, który przenosi DNA między nimi; i może być ono przenoszone, gdy bakterie łączą się i tworzą rodzaj pomostu, który pozwala im wymieniać się DNA.

„Każda osoba może mieć kilka różnych szczepów E. coli – wskazała Garud. – Jeśli fragmenty DNA są przekazywane horyzontalnie pomiędzy różnymi szczepami u różnych żywicieli, a te szczepy pozornie są wierne swoim żywicielom, to gdzie się rekombinują? Jak przemieszczają się między osobnikami, aby utrwalić się w całej populacji?”. Powinny to wyjaśnić dalsze badania.

„Stosujmy antybiotyki rozsądnie”

.Jeśli świat ma rozwiązać problem oporności zarazków na antybiotyki, potrzebne mu są nie tylko nowe leki, ale i nowe podejście do stosowania antybiotyków. Musimy je zaakceptować i zacząć stosować – wszyscy, bez wyjątku – pisze Jim O’NEILL.

Z powodu beztroskiego szafowania antybiotykami takie choroby zakaźne jak zapalenie płuc czy gruźlica coraz częściej stają się oporne na leczenie istniejącymi środkami. W niektórych wypadkach mamy do czynienia ze szczepami zarazków zupełnie niewrażliwymi na wszelkie dostępne leki.

Skala zagrożenia jest globalna. Według instytucji badawczej Review on Antimicrobial Resistance (działającej na zlecenie brytyjskiego ministerstwa zdrowia), którą kieruję, zakażenia szczepami antybiotykoopornymi są przyczyną co najmniej 700 tysięcy zgonów rocznie.

Jeśli nie zostaną podjęte kroki na rzecz rozwiązania tego problemu, to do 2050 roku choroby jeszcze do niedawna uleczalne będą powodować śmierć 10 milionów ludzi rocznie.

Ważnym kierunkiem działań w walce z opornością na antybiotyki jest opracowywanie nowych leków. Ale to za mało. Konieczne jest również zmniejszenie bieżącego użycia antybiotyków i zrozumienie, że w wielu sytuacjach ich stosowanie powoduje więcej szkód, niż daje korzyści. Według jednej z ocen niemal połowa wszystkich antybiotyków przepisywanych przez lekarzy w Stanach Zjednoczonych jest niepotrzebna lub nieskuteczna. Nic więc dziwnego, że liczba szczepów bakteryjnych opornych na antybiotyki rośnie lawinowo.

Aby tę tendencję odwrócić, trzeba sprawić, by wszyscy zrozumieli, na czym polega problem.

Większość ludzi po prostu nie zdaje sobie sprawy z występowania oporności na antybiotyki lub ma błędne przekonanie, że to organizm pacjenta przestaje reagować na tego typu leki. Im lepiej ludzie zrozumieją, kiedy warto stosować antybiotyki i jak je przyjmować skutecznie, tym rozsądniej będą ich używać.

Należy prowadzić akcje informacyjne, takie jak kampania australijskiej organizacji dobroczynnej NPS MedicineWise, która ogłosiła konkurs na film o tym, jak racjonalnie korzystać z antybiotyków. W wyniku konkursu powstała seria krótkich i dowcipnych filmików, wyjaśniających jasno i prosto, w jakich sytuacjach nie należy antybiotyków stosować.

Tego rodzaju działania powinny być podejmowane na całym świecie, a przede wszystkim w państwach największych i najszybciej się rozwijających. W krajach zaliczanych do grupy BRIC – czyli w Brazylii, Rosji, Indiach i Chinach – wykorzystanie antybiotyków na mieszkańca jest mniejsze niż w USA. Ale sytuacja zmienia się szybko, bo tempo wzrostu zużycia antybiotyków wyprzedza tam tempo wzrostu gospodarczego.

Pesymiści będą twierdzić, że bardzo trudno zmienić przyzwyczajenia, zwłaszcza jeśli warunkiem zmiany nawyków jest wyjaśnienie prostym ludziom zagadnień naukowych związanych z mikroorganizmami. Taki sposób myślenia przywodzi na pamięć jeden z godnych politowania argumentów przeciwko udostępnianiu chorym z krajów Trzeciego Świata lekarstw przeciwko AIDS: ludzie w Afryce nie mają zegarków, więc nie będą potrafili przyjmować leków antywirusowych trzy razy dziennie.

Tekst dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/jim-o-neill-stosujmy-antybiotyki-rozsadnie/

PAP/MB