Određene male, slatkovodne životinje štite se od infekcija koristeći recepte za antibiotike „ukradene“ od bakterija, pokazalo je novo istraživanje tima sa Univerziteta Oksford, Univerziteta Stirling i Morske biološke laboratorije (MBL) u Vuds Holu.
Sićušna stvorenja se zovu bdeloidni rotiferi, što znači „životinje koje puze na točkovima“. Imaju glavu, usta, creva, mišiće i živce kao i druge životinje, iako su manje od dlake.
Kada su ovi rotiferi izloženi gljivičnoj infekciji, pokazalo je istraživanje, oni uključuju stotine gena koje su stekli od bakterija i drugih mikroba. Neki od ovih gena proizvode oružje otpornosti, kao što su antibiotici i drugi antimikrobni agensi, u rotiferima. Tim izveštava o svojim nalazima u Nature Communications.
„Kada smo preveli DNK kod da vidimo šta rade ukradeni geni, imali smo iznenađenje“, rekao je glavni autor studije Kris Vilson sa Univerziteta Oksford. „Glavni geni bili su uputstva za hemikalije za koje nismo mislili da životinje mogu da naprave – izgledali su kao recepti za antibiotike.
Prethodno istraživanje je pokazalo da rotiferi prikupljaju DNK iz svog okruženja milionima godina, ali nova studija je prva koja je otkrila da koriste ove gene protiv bolesti. Nije poznato da nijedna druga životinja „krade“ gene od mikroba u tako velikom obimu.
„Ovi složeni geni – od kojih neki nisu pronađeni ni kod jedne druge životinje – dobijeni su od bakterija, ali su prošli evoluciju u rotiferima“, rekao je koautor studije Dejvid Mark Velč, viši naučnik i direktor Centra Džozefin Bej Pol u Morska biološka laboratorija. „Ovo povećava potencijal da rotiferi proizvode nove antimikrobne lekove koji mogu biti manje toksični za životinje, uključujući ljude, od onih koje razvijamo od bakterija i gljivica.“
Antibiotici su neophodni za savremenu zdravstvenu zaštitu, ali većinu njih nisu izmislili naučnici. Umesto toga, prirodno ih proizvode gljive i bakterije u divljini, a ljudi mogu napraviti veštačke verzije koje će koristiti kao lek.
Nova studija sugeriše da bi rotiferi mogli raditi nešto slično.
„Ove čudne male životinje su kopirale DNK koja govori mikrobima kako da prave antibiotike“, objašnjava Vilson. „Gledali smo kako koriste jedan od ovih gena protiv bolesti izazvane gljivicama, a životinje koje su preživele infekciju proizvodile su 10 puta više hemijskog recepta od onih koje su umrle, što ukazuje da pomaže u suzbijanju bolesti.
Naučnici smatraju da bi rotiferi mogli da daju važne tragove u potrazi za lekovima za lečenje ljudskih infekcija izazvanih bakterijama ili gljivicama.
Antibiotici postaju manje efikasni jer su mikrobi koji izazivaju bolesti evoluirali da postanu otporni i više ne reaguju na lečenje. Svetska zdravstvena organizacija je nedavno oglasila alarm, upozoravajući u junskom izveštaju na „hitnu potrebu“ za razvojem novih antibiotika za suzbijanje pretnje rezistencije.
„Recepti koje koriste rotiferi izgledaju drugačije od poznatih gena mikroba“, rekao je autor studije Ruben Novel sa Univerziteta Stirling. „Isto su dugački i komplikovani, ali delovi DNK koda su se promenili. Mislimo da je recept izmenjen procesom evolucije da bi se napravile nove i različite hemikalije u rotiferima. To je uzbudljivo jer bi moglo da sugeriše ideje za budućnost lekovi.“
Geni koje su rotiferi dobili od bakterija kodiraju neobičnu klasu enzima koji sastavljaju aminokiseline u male molekule zvane neribozomalni peptidi.
„Sledeća faza ovog istraživanja bi trebalo da uključi identifikaciju više neribozomalno sintetizovanih peptida koje proizvode bdeloidni rotiferi i uspostavljanje uslova pod kojima se može indukovati sinteza ovih jedinjenja“, rekla je koautorka studije Irina Arhipova, viši naučnik u Morska biološka laboratorija.
Jedan od problema sa razvojem novih lekova je taj što su mnoge antibiotske hemikalije koje proizvode bakterije i gljive otrovne ili izazivaju neželjene efekte kod životinja. Samo nekoliko se može pretvoriti u tretmane koji uklanjaju štetne mikrobe iz ljudskog tela.
Ako rotiferi već prave slične hemikalije u svojim ćelijama, mogli bi da dovedu do lekova koji su bezbedniji za upotrebu kod drugih životinja, uključujući ljude.
Veliko je pitanje zašto su rotiferi jedine životinje koje pozajmljuju ove korisne gene od mikroba tako visokim stopama.
„Mislimo da bi to moglo biti povezano sa još jednom čudnom činjenicom o ovim rotiferima“, rekao je Tim Barraclough, koautor studije sa Univerziteta u Oksfordu. „Za razliku od drugih životinja, nikada ne vidimo muške rotifere. Majke rotifera polažu jaja koja se izlegu u genetske kopije njih samih, bez potrebe za seksom ili oplodnjom.“
Prema jednoj teoriji, životinje koje se ovako kopiraju mogu postati toliko slične da počnu da budu nezdrave.
„Ako neko oboli, biće i ostali“, objasnio je Baraklou. Pošto bdeloidni rotiferi nemaju seks, što omogućava roditeljskim genima da se rekombinuju na korisne načine, genom majke rotifera se direktno prenosi na njeno potomstvo bez uvođenja bilo kakve nove varijacije.
„Ako rotiferi ne pronađu način da promene svoje gene, mogli bi da izumru. Ovo bi moglo pomoći da se objasni zašto su ovi rotiferi pozajmili toliko gena sa drugih mesta, posebno bilo šta što im pomaže da se nose sa infekcijama“, rekao je Baraklou.
Novell misli da se od rotifera i njihove ukradene DNK može još mnogo naučiti.
„Rotiferi su koristili stotine gena koji se ne vide kod drugih životinja. Recepti za antibiotike su uzbudljivi, a neki drugi geni čak izgledaju kao da su uzeti iz biljaka. Nalazi su deo rastuće priče o tome kako i zašto geni se kreću između različitih vrsta života“, rekao je on.
