Czy mikrobiom może się zbuntować?
Może się to wydawać dziwną koncepcją, ale kilka linii dowodowych sugeruje, że warta jest rozważenia. Przede wszystkim, wiele patogenów, które atakują ludzi starych, atakuje od środka. Rosną spokojnie i nieszkodliwie przez dziesięciolecia wewnątrz organizmów ludzi, a potem zmieniają się i powodują niebezpieczne infekcje późno w życiu. Odpowiedź na pytanie, dlaczego starzy ludzie zapadają na infekcje, musi zająć się pytaniem, dlaczego nieszkodliwe bakterie w starszych organizmach zamieniają się w szkodliwe.
Dla zrozumienia tej zmiany musimy porzucić ścisły podział między “dobrymi” i „złymi” bakteriami. Dla samych bakterii są to po prostu dwa krańce tego samego, bezszwowego spektrum. Zależnie od tego, jak mikroby używają swojego gospodarza, mogą nie wyrządzać żadnej szkody, niewielką szkodę lub bardzo wielką szkodę. W pewnych warunkach dobór naturalny może faworyzować delikatność. W innych jednak, powodowanie śmiertelnej choroby może być strategią zwycięską.
Wiele czynników determinuje, która strategia będzie zwycięska dla danego mikroba. Dla niektórych mikrobów najlepszym sposobem mnożenia się może być rozdzieranie komórek gospodarza i ucztowanie na ich zawartości. Może to zabijać wielu gospodarzy, ale nie mieć znaczenia dla mikrobów, ponieważ mogą uciec do nowego gospodarza – na przykład przez powodowanie biegunki, która zakaża zasoby wody. W innych warunkach jednak zabicie gospodarza może być złą strategią długoterminową – jeśli, na przykład, szanse przedostania się do następnego gospodarza są niewielkie.
Organizmy mogą także wyewoluować zdolność zmieniania strategii, używając najlepszej strategii dla danego środowiska. W eksperymencie z 2013 r. naukowcy z Oksfordu obserwowali tę zmianę, jak ewoluowała im przed oczyma.
Badali bakteriofagi, które są wirusami infekującymi bakterie. Bakteriofag najeżdża bakterię i robi nowe kopie samego siebie. Bakteria w końcu pęka, wysypując z siebie następne pokolenie bakteriofagów.
Naukowcy hodowali bakteriofagi w niezwykłych warunkach – zmieszali bardzo wysoką koncentrację bakteriofagów z bakteriami. W rezultacie każda bakteria była zakażana więcej niż jednym bakteriofagiem. Bakteriofagi tworzyły swoje kopie w różnym tempie. Kiedy mikrob pękał, wydostawała się mieszanka bakteriofagów. Te, które mnożyły się szybciej, dominowały nad wolniejszymi.
Naukowcy pozwolili bakteriofagom ewoluować w tych warunkach przez 50 dni. Kiedy skończyli, bakteriofagi potrafiły dostosować swoje tempo. Jeśli były same w komórce gospodarza, rosły wolniej. Jeśli jednak wyczuwały w komórce inne bakteriofagi, przyspieszały, żeby wygrać z rywalami. W efekcie gospodarz umierał szybciej.
Zdaniem Mullera i jego kolegów niektóre mikroby żyjące w naszych organizmach mogą zamienić się z dobrotliwych w śmiertelne z podobnych przyczyn. Kiedy jesteśmy zdrowi, rosną wolno, nie powodując nam żadnej szkody. Kiedy jednak zbliżamy się do końca życia, mikrobiom zmienia strategię na bardziej agresywną.
“Zabicie kury, która znosi złote jajka, może nie być takim złym pomysłem, jeśli kura i tak wkrótce umrze” – piszą naukowcy.
Istnieją silne dowody, że mikrobowi rezydenci potrafią podpatrywać stan naszego zdrowia. Na przykład, patogen o nazwie Pseudomonas aeruginosa, potrafi wyczuć pewne cząsteczki, które uwalnia nasz mózg w reakcji na stres. Odpowiadają przez wypuszczenie toksyny, która pomaga im rosnąć – uszkadzając równocześnie nasze płuca.
Muller i jego koledzy podają kilka sposobów na przetestowanie swojej hipotezy. Jeśli mają rację, to infekcje w starości nie są tylko spowodowane gorszą pracą układu odpornościowego. Również bakterie i wirusy wyczuwają zmienione środowisko i reagują przez tworzenie nowych cząsteczek, których używają do nasilenia agresji i spowodowania szkody. Gdyby naukowcom udało się unieszkodliwić te cząsteczki, patogeny powinny znowu stać się oswojone.
Będzie ciekawe śledzenie sprawdzania hipotezy Buntu Mikrobiomu. Jest wyobrażalne, że któregoś dnia naukowcy rozwiną test w terapię. Zamiast zalewać starych ludzi antybiotykami szerokiego spektrum, lekarze po prostu zdławią bunt.
The Loom, 19 stycznia 2015
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.