A méhfarkasok már 68 millió éve ugyanazokkal az antibiotikumokkal védik magukat

A penicillin 90 évvel ezelőtti felfedezése és az antibiotikumok használatának ezt követő elterjedése forradalmasította a gyógyászatot. Azonban az elmúlt évtizedben egyre nagyobb problémát kezdenek okozni a több antibiotikummal szemben ellenálló kórokozók.

A rovaroknak is megvannak a maguk antibiotikumai, melyek természetes módon védik őket a baktériumoktól. A Mainz Egyetem és a Kémiai Ökológia Max Planck Intézetének kutatócsapata most felfedezte, hogy a nagy méhfarkasoknál (Philanthus coronatus) nem jelentkezik az antibiotikummal szemben ellenálló kórokozók problémája.

Ezek a rovarok szimbiotikus baktériumokkal élnek együtt, amelyek egy 45 különböző vegyületből álló antibiotikum koktélt állítanak elő, ezzel védve a rovarok kicsinyeit a gombás fertőzésektől.

A kutatók ezen felül nem csak arra jöttek rá, hogy a koktél az eddigi elképzelésekhez képest sokkal többfajta antibiotikumot tartalmaz, hanem arra is, hogy a szimbiózis 68 millió évvel ezelőtti kialakulása óta csak minimálisan változott az összetétele.

A nagy méhfarkas egy olyan darázsfaj, ami lebénított méhekkel eteti a föld alatti kasban felnövő utódait. A lárváik a kikelésük után elfogyasztják a méheket és utána egy bábban hibernálódnak. A hibernációjuk alatt az utódok folyamatosan ki vannak téve a földben szinte mindenhol jelen lévő gombaspóráknak. Hogy ezt a problémát megoldják, nemcsak a darazsak maguk fejlesztettek ki védőmechanizmusokat, hanem a rajtuk élő mikroorganizmusok is előálltak egy vegyi arzenállal.

A nőstények antennáin Streptomyces baktériumok élnek és gyarapodnak, melyek egy részét a nőstény azoknak a sejteknek a falára ken, melyekben a lárvák növekednek. Amikor a lárvák elkezdik megszőni a bábjukat, akkor annak anyagába a szimbiotikus baktériumokat is belekeverik. A baktériumok ezt követően elkezdik kiválasztani az antibiotikum koktéljukat, ami egy védelmi vonalat hoz létre gombák és a lárvák között.

A mostani tanulmányban a méhfarkasok szimbiózisának és a baktériumeloszlásának ismeretei mellet arra is rájöttek, hogy a megközelítőleg 68 millió évvel ezelőtt létrejött kapcsolatból eredő antibiotikumos védelemnek alig változott a hatásfoka ez a rendkívül hosszú időszak alatt.

Az összes megvizsgált méhfarkas fajnál nagyon hasonló antibiotikumokat találtak – melyek igazából mind a streptochlorin és piericidin antibiotikumok módosulatai.

“Arra számítottunk, hogy néhány méhfarkas szimbionta új antibiotikumokat alakíthatott ki, amivel a fejlődésük során kiegészíthették arzenáljukat, hogy megvédjék gazdatestüket az új vagy ellenálló penészgombákkal szemben,” mondta Tobias Engl, a tanulmány első szerzője.

Azonban az adatok szerint az eredeti antibiotikum koktél annyira hatásosnak bizonyulhatott a gombák ellen, hogy nem volt szükség a formula megváltoztatására.

Az antibiotikum koktél hatásfoka valószínűleg a hatóanyagainak nagy számának köszönhető, melyek a kutatók eredménye szerint egyszerre alakultak ki a szimbionta baktériumoknál, mivel ugyanazon a helyen helyezkednek el az előállításukhoz szükséges gének – ami véletlen mutáció esetében nem így lenne.

A kutatók azt is kiderítették az antibiotikumok bioszintézisének a vizsgálatakor, hogy a Streptomyces szimbionták enzimjei kevésbé szelektívek, mint más baktériumoké, amíg ez a legtöbb esetben problémákat, náluk éppen előnyöket jelent, mivel így az antibiotikumok elő-anyagai szabadon kapcsolódhatnak egymáshoz. Ez már önmagában nagy variációt eredményez a végtermékekben, azonban a piericidin antibiotikumok esetében magán a végterméken is változtatnak a baktériumok.

Az így létrejött antibiotikumok menyisége eltérést mutat, bizonyos méhfarkas fajok esetében, ezzel arra utalva, hogy bizonyos koncentrációkkal jobban kordában képesek tartani az élőhelyükre jellemző penészgomba fajokat.

A méhfarkasok és a szimbiontáik által kiválasztott antibiotikumok így más szelektív nyomást gyakorolnak, mint az emberek. Az emberi kórokozóknak hatalmas előnyt jelent, ha ellenállóvá válnak egy gyakran használt antibiotikummal szemben – mivel így emberről emberre és a globalizáció miatt országról országra terjedhetnek.

“Ezzel szemben a méhfarkasok általában kis populációkat alkotnak és gyakran változtatják lakhelyüket, mivel homokos talajra van szükségük földalatti odvaik kialakítására,” mondta Martin Kaltenpoth, aki professzorrá avatásáig vezette a Max Planck kutatócsapatát. “Emiatt az ellenálló kórokozóknak kevés lehetősége van arra, hogy a populációkon belül és között terjedjenek.”

Valószínűleg ennek köszönhető az is, hogy nem ismerünk olyan ellenálló mikroorganizmust, ami a méhfarkasokra specializálódott volna és látszólag a rengeteg különböző penész ellen működő antibiotikum koktél adta előnyök legyőzték a speciálisan egy kórokozó ellen kialakított antibiotikumokat ennél a fajnál. Ezt erősíti az a tény is hogy a koktél az évmilliók során alig változott valamit.

Forrás: Evolutionary stability of antibiotic protection in a defensive symbiosis.

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.