Εάν ήσασταν βακτήριο που προσπαθούσε να επιβιώσει σε έναν κόσμο με αντιβιοτικά, θα χρειαζόταν να κάνετε μερικά κόλπα. Να πάρετε κάποιο νέο γενετικό υλικό από άλλο βακτήριο ή να μεταλλάξετε γενετικά τις επόμενες γενιές ή να βρείτε τρόπο να σταματήσετε το δηλητήριο.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό για αυτές τις στρατηγικές, αλλά τώρα παρατήρησαν έναν ανησυχητικά απλό νέο τρόπο με τον οποίο τα βακτήρια αποφεύγουν τα αντιβιοτικά στο ανθρώπινο σώμα: αλλάζοντας σχήμα.
«Είδαμε ότι τα Caulobacter crescentus μπορούν να ανακτήσουν τους ρυθμούς ανάπτυξης πριν από το ερέθισμα και να κάνουν δραματικές αλλαγές στο σχήμα των κυττάρων τους», είπαν οι ερευνητές. Μετά την απομάκρυνση των αντιβιοτικών, τα μικρόβια ανέκτησαν τις αρχικές τους μορφές.
Το 2019, μια άλλη ομάδα ερευνητών βρήκε κάτι παρόμοιο, ότι τα βακτήρια άλλαζαν σχήμα (σε κάτι πιο ασταθές) για να αποφύγουν τη στόχευση από τα αντιβιοτικά. Αλλά σ’ αυτήν την περίπτωση, τα βακτήρια απέβαλλαν ολόκληρα τα τοιχώματά τους για να απομακρύνουν τα φάρμακα, ενώ στη νέα έρευνα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το κυτταρικό τοίχωμα παρέμεινε ανέπαφο και τεντώθηκε αρκετά για να σχηματίσει το σχήμα C.
Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon, το University College London και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο πήραν τα βακτήρια C. crescentus -τα οποία συνήθως βρίσκονται σε λίμνες και ρέματα γλυκού νερού- και πρόσθεσαν μια μικρή ποσότητα αντιβιοτικού ευρέος φάσματος, της χλωραμφενικόλης.
Η ποσότητα του αντιβιοτικού δεν ήταν αρκετή για να σκοτώσει όλα τα βακτήρια, αλλά επιβράδυνε αμέσως το ρυθμό ανάπτυξής τους.
Μετά από περίπου 10 γενιές χαμηλής έκθεσης σε αντιβιοτικά, το βακτήριο C. crescentus άρχισε να αλλάζει, να επεκτείνεται και να κυρτώνεται σε σχήμα C. Αυτό ήταν αρκετό για να αυξηθεί ο ρυθμός ανάπτυξης του βακτηρίου σε επίπεδα προ-χλωραμφενικόλης.
«Χρησιμοποιώντας πειράματα και θεωρητική μοντελοποίηση, αποδεικνύουμε ότι οι αλλαγές στο σχήμα των κυττάρων ενεργούν ως στρατηγική ανατροφοδότησης για να κάνουν τα επιζώντα βακτήρια πιο προσαρμοστικά στα αντιβιοτικά», είπε ο πρώτος συγγραφέας και βιοφυσικός του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon, Shiladitya Banerjee. «Αυτές οι αλλαγές στο σχήμα επιτρέπουν στα βακτήρια να ξεπεράσουν το φυσικό στρες που προκαλούν τα αντιβιοτικά και να επαναλάβουν τη γρήγορη ανάπτυξή τους».
Όταν αφαιρέθηκε το αντιβιοτικό, τα βακτήρια επέστρεψαν στο αρχικό τους μακρύ ευθύ σχήμα μετά από μερικές γενιές.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η αλλαγή του σχήματος των βακτηρίων (και συνεπώς του όγκου) βοηθά στην αραίωση της ποσότητας των αντιβιοτικών μέσα στο βακτήριο.
Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ένα νέο μηχανιστικό τρόπο προσαρμογής που τα βακτήρια μπορεί να εκμεταλλευτούν για την αντιμετώπιση των αντιβιοτικών και ανοίγει τις πόρτες σε μελλοντικές μοριακές μελέτες σχετικά με το ρόλο του κυτταρικού σχήματος στην αντιβιοτική απόκριση.
Με την μικροβιακή αντοχή και τα λεγόμενα superbugs που εμφανίζονται σε πολλά είδη, από τον άνθρωπο έως τα δελφίνια, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα βακτήρια μπορούν να γίνουν ανθεκτικά στα αντιβιοτικά είναι εξαιρετικά σημαντική. Ακόμη και η κατανόηση κάτι τόσο απλού όσο το πώς το σχήμα ενός κυττάρου επηρεάζει την έκθεση στα αντιβιοτικά θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποτροπή θανάτων.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics.
