Гусениці бавовняних совок виробили незвичайну стратегію захисту від паразитів і хвороб, “приручивши” бактерій, які виробляють антибіотики в їх кишечнику в обмін на поживні речовини.
“Ми довгий час підозрювали, що мікроби в кишечнику є ключовим компонентом захисту від інфекцій, проте до цього часу механізм цього захисту залишався нам невідомим. Ми показали, що еволюційний успіх комах принаймні частково зумовлений їх симбіотичними відносинами з бактеріями, разом з якими вони еволюціонували мільйони років”, — заявив Юн-біття Шао (Yongqi Shao) з університету Чжецзян (Китай).
Фактично всі антибіотики, які існують і застосовуються сьогодні, були “винайдені” природою, бактеріями або грибками для захисту себе від інших мікробів і для розчищення “життєвого простору” від конкурентів. Люди відкрили їх лише в першій третині 20 століття, і сьогодні антибіотики стали основою охорони здоров’я і втрата ними ефективності все більше і більше турбує медиків.
Шао і його колеги виявили, що антибіотиками регулярно користуються і інші живі істоти – гусениці бавовняних совок (Spodoptera littoralis), грози сільського господарства Індії, Єгипту та багатьох інших південних аграрних країн.
Команда Шао досить давно вивчає бактерій, що живуть в кишечнику цих комах, намагаючись зрозуміти, як вони впливають на їх життя і яку роль ці мікроби відіграють у перетравленні їжі і в захисті організму від інфекцій. Спостерігаючи за зростанням гусениць Spodoptera littoralis, вчені помітили цікаву річ – різноманітність видів бактерій в їх кишечнику не зростала, а скорочувалася.
Приміром, після вилуплення з яйця в кишечнику совок були присутні кілька десятків видів клостридій та ентерококів, бактерій, що беруть участь в процесі травлення, однак ближче до перетворення в лялечку їх мікрофлора майже наполовину складалася з одного виду ентерококів — Enterococcus mundtii. Якщо ці бактерії видалити з кишечнику гусениць, то вони швидко гинуть в стадії коконування, буквально гниючи живцем. Подібне відкриття здивувало вчених, так як даний вид мікробів завжди вважався нешкідливим і нейтральним по відношенню до інших бактерій.
Для того, щоб розкрити їх сутність, біологи виростили кілька колоній Enterococcus mundtii і “підсадили” їх культурі, де росло кілька інших видів ентерококів. Спостерігаючи за ними, біологи зрозуміли, що при деяких умовах ці “невинні” мікроби починають виділяти в навколишнє середовище велику кількість раніше невідомого науці антибіотика з класу бактеріоцинів. Вчені називали його мундтицином в честь латинського імені цих мікробів.
“Антибіотик сприяє розвитку симбіозу, надаючи переваги і бактеріям, які можуть майже необмежено зростати в кишечнику комахи, і самим гусеницям, яких ці мікроби захищають від патогенів. Ми думаємо, що такі ж відносини існують і між іншими видами бактерій і комах“, — додає Вільгельм Боланд (Wilhelm Boland) з Інституту хімічної екології в Єні (Німеччина).
Як вважає Шао, бактеріоцини мікрофлори можуть допомогти людству знайти ключ до вирішення проблеми зі зростаючою невразливістю мікробів до застосовуваних сьогодні антибіотиків з двох причин. Вони діють тільки на дуже вузький набір бактерій, що обмежує можливість пристосування інших мікробів до них. До того ж, комахи користуються ними вже сотні мільйонів років, що говорить про те, що стійкість до таких речовин виробляється бактеріями вкрай повільно.