Открытие и доказательство

Полувековая история науки об антибиотиках включает как накопление данных о механизмах резистентности к ним, так и разработку подробной классификации последних на уровне генома и фенотипа бактерий. Время или очередность открытия основных механизмов резистентности определялось не только их распространенностью, но и большим или меньшим развитием определенных областей биохимии. Так, быстрое открытие ферментативной инактивации антибиотиков обусловлено успехами в формировании энзимологии с ее методами еще в 20−30-е годы; механизмы резистентности к антибиотикам на уровне их мишеней стали известны и объяснимы в результате достигнутой в 50-х годах возможности изучения белкового синтеза в бесклеточных системах. Механизмы резистентности к антибиотикам на уровне оболочки бактериальной клетки стали получать свое конкретное описание гораздо позднее — в 80−90-х годах, ввиду того, что субклеточная организация оболочки в целом, молекулярная организация ее мембранных структур и периплазматического пространства были установлены в основных чертах только к этому времени. Публиковавшиеся ранее разрозненные, хотя и не столь редкие сообщения о слабом накоплении антибиотика в клетках того или иного резистентного штамма фактически еще не касались механизма явления.

Гипотеза о том, что актиномицеты-продуценты антибиотиков, живущие в почвах, становятся источником генов устойчивости к антибиотикам, была сформулирована еще в 1973 году американскими учеными Бенвенистом и Дэвисом (Benveniste, Davies). Однако впоследствии выяснилось, что гены продуцентов АБ имеют очень низкое сходство с генами патогенных бактерий. Поэтому было сделано предположение о том, что любые природные бактерии, а не только сами продуценты, являются источником генов устойчивости к АБ. Первые свидетельства в пользу этого предположения были получены французскими учеными при изучении происхождения генов бета-лактамазы и генов устойчивости к хинолонам. В обоих случаях удалось обнаружить природные бактерии, несущие гены, почти идентичные клиническим. Однако это были лишь единичные примеры; к тому же нельзя было исключить возможность переноса генов в обратном направлении, от клинических штаммов бактерий к бактериям природным.

Для убедительного подтверждения данной гипотезы было необходимо выделить гены, идентичные или практически идентичные клиническим из природных экосистем, не подвергавшихся антропогенному воздействию. Впервые такие гены устойчивости к АБ из абсолютно нетронутых экосистем удалось обнаружить в 2008 году российским генетикам из Института молекулярной генетики РАН. Для этих исследований были использованы образцы «вечной» мерзлоты возрастом от 20 тыс. до 3 млн лет. В 2011 году канадские исследователи также обнаружили гены устойчивости в ДНК, выделенной из образца мерзлоты с Клондайка возрастом 30 тыс. лет. В настоящее время в лабораториях ряда стран активно ведутся геномные исследования в этом направлении. Благодаря всем этим исследованиям уже никто не сомневается в том, что резистентность к АБ имеет глубокие эволюционные корни и существовала задолго до начала применения АБ во врачебной практике.

Чем же объясняется явление антибиотикорезистентности?