細菌は真の適応アーティストです。細菌は、突然変異や細胞代謝の変化を通じて、変化する環境条件を比較的迅速に補うことができます。医学において、これは残念なことに、細菌性病原体に対する最も重要な武器がますます鈍化してきていることを意味します。細菌は抗生物質に対する耐性をますます高めています。 「抗生物質耐性は疾病管理と公衆衛生にとって真の脅威であるため、そのような耐性の出現に関する新たな洞察は貴重です」と今回の研究に共同資金を提供したウェルカム・トラストのマイケル・ターナー氏は説明する。それは、細菌の社会生活と耐性の発達についてかなり驚くべき洞察を提供しました。
マンチェスター大学のロック・クラショベツ氏らは、腸内病原体大腸菌を使った研究を実施した。この細菌は健康な腸内細菌叢の一部であり、通常は無害です。ただし、重度の下痢、神経合併症、臓器障害を引き起こす可能性のある菌株もあります。研究者らは実験で、細菌の個体数密度が細菌の耐性獲得能力にどのような役割を果たしているかを調べた。これを行うために、彼らは大腸菌を栄養溶液中で高密度に、または場合によっては高度に希釈した溶液中に維持し、それらに抗生物質リファンピシンを添加しました。数世代後、科学者らは、細菌が防御的変異を起こし、抗生物質から生き残ったかどうか、またその数を調べた。
同種が少ない – 変異が多い
その結果は驚くべきものでした。「大腸菌の突然変異の速度は、大腸菌の周りにどれだけの『友達』がいるかに依存することが分かりました」と共著者であるマンチェスター大学のクリストファー・ナイトは説明する。細菌培養の密度が高いほど、細菌が発生する防御的突然変異は少なくなります。細菌がほぼ個別に泳ぎ回る栄養溶液では、栄養素の利用可能性に関係なく、耐性菌が比較的早く発生しました。 「孤立した細菌は変異する可能性が高いようです」とナイト氏は言う。
さらなる実験で、研究者らはこの「孤独効果」の理由を探し、実際にそれを発見した。どうやら、突然変異率は細菌の社会的コミュニケーションに影響されているようだ。このクオラムセンシングにより、微生物は、近くの領域にその種のメンバーが存在するかどうか、またその数を知らせる化学信号を交換します。 「したがって、誰と試験管を共有したかを決定することで、細菌の突然変異率を変えることができました」とクラショベツ氏は言う。研究者らが報告しているように、このコミュニケーションに重要な遺伝子、luxS も防御的変異の発生を制御している。これは多くの細菌で起こるため、この影響は多くの種にも存在する可能性があります。
この結果はまた、抗生物質で治療された患者の耐性の発現にも新たな光を当てている。明らかに、抗生物質によって引き起こされる病原体の減少こそが、生き残った少数の細菌の耐性の増加を引き起こすのではないかと研究者らは疑っている。したがって、コミュニケーション、人口密度、耐性の発達の間のこの関連性は、将来の治療にとって重要な発見でもあります。 「これは、例えば抗生物質耐性の発現を防ぐために、病原体の突然変異率を特異的に低下させる有効成分につながる可能性があります」とナイト氏は言う。これらの薬剤が抗生物質に追加された場合、細菌感染に対するこの重要な医療兵器は、以前よりも強力なままである可能性があります。
