Bakterije evoluiraju čak i kada se konstantno nalaze u istom okruženju, ne samo u promjenjivim uvjetima, a njihove sposobnosti nikada ne dosežu neku gornju granicu, objavili su američki znanstvenici
Prema studiji objavljenoj u novom broju časopisa Scence u kojoj je analizirano 12 populacija Escherichije coli kroz više od 50.000 generacija tijekom 25 godina, evolucija bakterija podsjeća na uspon na planinski vrhunac.
Voditelj istraživanja Michael Wiser iz laboratorija prof. Richarda Lenskija na Michigan State Universityju kaže da se ponekad alpinisti penju na neki vrh da bi, kada dođu do njega, otkrili kako postoji drugi još viši.
'Sada zamislite da se penjete 25 godina, a da niste ni blizu vrha', rekao je Wiser.
U slučaju bakterija odredište predstavlja vrhunac sposobnosti u kojem populacija otkriva pravi skup mutacija tako da se više ne može poboljšavati. Svaka nova mutacija u tom slučaju predstavlja silazak nizbrdo.
U novoj studiji znanstvenike je iznenadila činjenica da bakterije u Lenskijevom laboratoriju i dalje postaju sve sposobnije čak i nakon četvrt stoljeća razvoja u istom jednostavnom okolišu. Biolozi odavno znaju da organizmi nastavljaju evoluirati ako se okoliš mijenja, međutim, ranije se smatralo da će se prilagođavanje s vremenom zaustaviti ako okoliš duže vrijeme ostane isti.
U svojim testovima Wiser je koristio stotine uzoraka bakterija koje su tijekom 25 godina bile duboko zamrznute u različitim trenucima od generacije nula nadalje.
Budući da dobro preživljavaju zamrzavanje i odmrzavanje, Wiser je mogao uspoređivati sposobnosti različitih generacija i mjeriti njihov uspon prema vrhuncu.
'Čini se da kraj nije na vidiku', rekao je profesor mikrobiologije i molekularne genetike Richard Lenski. 'Mislili smo da će se razvoj sposobnosti bakterija s vremenom zaustaviti, međutim, vidimo da se samo usporio, ali se nije zaustavio', dodao je.
Wiser je otkrio da krivulja razvoja sposobnosti bakterija slijedi matematičku funkciju koja se naziva zakon moći. Njezina strmina s vremenom pada, međutim, ona ipak nikada ne dostiže vrhunac.
Ovakvi rezultati nisu loša vijest ako uzmemo u obzir činjenicu da je i naš organizam u velikoj mjeri izgrađen od korisnih bakterija. Međutim, oni nisu razlog za zadovoljstvo jer istu sposobnost imaju i opasni patogeni, a studija otkriva da posjeduju fascinantnu sposobnost evolucije čak i u okolišu koji nije poticajan. No stručnjaci smatraju da ipak ohrabruje činjenica da bi se na temelju dobrih modela ovaj razvoj mogao predvidjeti, odnosno da bi se moglo otkriti kakve će s vremenom bakterije postati.
Evoluira i sama sposobnost evolucije
Jedna druga nova studija objavljena prošli tjedan u časopisu PLoS Pathogens pokazala je da čak i sama evolucijska sposobnost bakterija evoluira. Drugim riječima u procesu prirodne selekcije preživljavaju one bakterije koje imaju veće evolutivne sposobnosti, odnosno veću genetsku promjenjivost.
Prema rezultatima ovog istraživanja bakterija Borrelia burgdorferi koja kod životinja i ljudi uzorkuje Lajmsku bolest kapacitet evolucije i sam je meta prirodne selekcije.
B. burgdorferi se prenosi preko krpelja, a može uzrokovati kroničnu upalu čak i u organizmu sa snažnim obrambenim sustavom tako što mijenja oblik i ekspresiju svojeg glavnog površinskog antigena VIsE. Niz genetskih sekvenci organiziranih u tzv. kazete rekombinira se s genom VIsE i na taj način mijenja protein kojim napada domaćina i izbjegava njegov obrambeni sustav.
'Veća raznovrsnost među tim kasetama ne bi trebala predstavljati selektivnu prednost jer one ne doživljavaju ekspresiju i ne čine ništa drugo', rekao je voditelj istraživanja evolucijski biolog Dustin Brisson s University of Pennsylvania u Philadelphiji. 'No mi smo ipak otkrili dokaze selekcije pa je pitanje što bi to drugo moglo biti osim evolutivnosti', dodao je.
Autori ističu da B. Burgdorferi jasno pokazuje da su organizmi predisponirani tako da vode računa o budućim okolišima te da prirodna selekcija može dovesti do stvaranja tipova koji imaju veći kapacitet da reagiraju na njih.
Bakterije su jednako opasne kao klimatske promjene i terorizam
Istraživanje evolucijskih sposobnosti bakterija vrlo je važno u suvremenom društvu u kojem sve više sojeva patogena razvija otpornost na postojeće antibiotike.
Prof dr. sc. Arjana Tambić Andrašević iz Klinike za infektivne bolesti Fran Mihaljević upozorila je u ožujku da je Hrvatska pri vrhu europskih zemalja po korištenju antibiotika, a time i broju bakterija koje su otporne na njih.
Svijet u kojem svaki porod ponovno postaje opasan po život baš kao i svaka rana, upala ili operacija, nama je teško i zamisliti, no mnogi stručnjaci upozoravaju da takva crna vizija budućnosti nije pretjerani pesimizam. Savjetnica britanske vlade za zdravlje prof. Dame Sally Davies u siječnju je upozorila da rezistencija bakterija na antibiotike predstavlja prijetnju čovječanstvu sličnu kao i globalno zatopljenje ili terorizam.
