Бактерии эволюционируют, чтобы выживать на смертоносных медных поверхностях

Потомки обычных диких бактерий могут эволюционировать, чтобы долго выживать на металлических медных поверхностях, которые обычно убивают их за несколько минут. Международная исследовательская группа под руководством Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Института микробиологии Бундесвера смогла получить таких крошечных "выживальщиков" в лаборатории и изучить их подробнее. Результаты опубликованы в Applied and Environmental Microbiology.

Медные поверхности — эффективное средство борьбы с микробами, включая устойчивые к антибиотикам. "Большинство бактерий погибает в течение нескольких минут после попадания на медную поверхность", — объясняет профессор Дитрих Х. Нис из MLU. Медь — жизненно важный микроэлемент для бактерий, но в очень малых количествах. На поверхности они буквально "затапливаются" ионами меди.

Исследователи решили проверить, могут ли два типичных вида — Escherichia coli и Staphylococcus aureus — адаптироваться. Бактерии помещали на медные поверхности на несколько минут, затем возвращали в нормальную питательную среду для восстановления. Процесс повторяли, постепенно увеличивая время экспозиции.

Результаты эксперимента

• В течение трёх недель были получены бактерии, способные выживать на меди более часа.
• В реальных условиях подобное развитие возможно, если медные поверхности не очищать регулярно и на них образуются изолирующие слои (например, жира).

Механизм выживания

Генетический анализ не выявил специфического гена устойчивости. Вместо этого учёные наблюдали феномен, при котором весь популяция бактерий впадала в состояние, похожее на спячку: их метаболизм замедлялся до минимума. Такие бактерии известны как персистеры ("упорствующие").

• Персистеры практически неуязвимы для большинства антибиотиков, которые атакуют растущие клетки.
• Обычно персистеры составляют лишь крошечную долю популяции, но у адаптированных штаммов этой способностью обладали все клетки.
• Бактерии быстро переключались в состояние персистенции при неблагоприятных условиях, но при этом могли так же быстро расти, как их предки.

Важное наблюдение и рекомендация

Способность к такому быстрому "спасению" наследовалась более чем 250 поколений, даже если потомки не контактировали с медью.

Учёные рекомендуют регулярно и тщательно очищать медные поверхности специальными средствами, чтобы не допустить развития персистерных популяций. При этом использование меди остаётся одним из многих эффективных способов борьбы с вредными бактериями.