Высохшая пустыня Атакама в Чили когда-то считалась мертвой зоной, но она таит в себе огромные богатства, которые могут помочь нам справиться с серьезной угрозой для здоровья человека.
Глядя на пустынный пейзаж Валье-де-ла-Луна, эта идея кажется нелогичной.
Какое отношение к борьбе с болезнями может иметь самая сухая в мире пустыня, где один из самых экстремальных уровней ультрафиолетового излучения на Земле? Но, как объясняет Майкл Гудфеллоу, микробиолог из Ньюкаслского университета, негостеприимность пустыни Атакама - это именно то, что может сделать ее полезной для нас.
"Мы исходили из того, что, поскольку условия в пустыне Атакама настолько суровы, организмы адаптируются к этим условиям”, - говорит он.
Гудфеллоу надеялся, что если бы бактерии сумели выжить в такой враждебной среде, они, вероятно, создали бы новые химические структуры, которые могли бы иметь важное медицинское применение.
В 2008 году ему вручили образец почвы, взятый из гипер-аридного ядра пустыни, части которого, как полагают, практически не испытывали осадков в течение миллионов лет и когда-то считались за пределами сухого предела для жизни.
"Честно говоря, мы не ожидали ничего получить", - признается Гудфеллоу.
Но, к своему удивлению, он смог вырастить из этого образца разнообразные штаммы бактерий, что послужило толчком к десятилетним исследованиям микробной фауны пустыни.
Это был тип бактерий, живущих в Атакаме, который оказался особенно захватывающим: спорообразующий тип, названный актинобактерией. В микробиологических кругах актинобактерии известны своей способностью выделять органические химические соединения, известные как вторичные метаболиты, которые помогают им отбиваться от конкурирующих микробов.
Возьмем, к примеру, streptomyces griseus - разновидность актинобактерий, которую можно обнаружить в горстке садовой почвы. Образец стрептомицета, помещенный в колонию микобактерий туберкулеза, высвобождает химическое вещество, которое мешает его соседям-бактериям выращивать белки, необходимые им для выживания. Когда в 1944 году ученым из Университета Рутгерса удалось выделить это химическое вещество, они случайно нашли первый антибиотик для лечения туберкулеза, что спасло бесчисленное количество жизней.
К настоящему времени из бактерий Атакамы выделено в общей сложности 46 новых молекул, многие из которых обладают антибиотическими, противовирусными или противоопухолевыми свойствами. В то время как Гудфеллоу подчеркивает, что пока нет никаких твердых лекарств, результаты показывают, что пустыня-это перспективное место для поиска антибиотиков.
Атакама является ярким примером того, что ученые назвали “экстремальной биосферой " - области мира, где такие факторы, как высокая засушливость, ультрафиолетовое излучение, уровень рН или давление, довели жизнь до предела. В последние годы исследователи прочесывают земной шар в поисках все более враждебной среды обитания, где они неизменно обнаруживают стойкие колонии бактерий, выживающих вопреки всему.
Этот комплекс исследовательских исследований изменил наше понимание пределов жизни, научив нас изобретательным способам, с помощью которых бактерии эволюционировали. Возможно, именно надвигающийся спектр антибиотикорезистентности является наиболее настоятельной причиной для изучения экстремальных экосистем.
Супербактерии-патогены, которые научились не обращать внимания на наши атаки антибиотиков, – уже считаются ответственными за сотни тысяч смертей во всем мире каждый год. Всемирная Организация Здравоохранения описывает их как “одну из самых больших угроз глобальному здоровью, продовольственной безопасности и развитию сегодня”. Еще хуже было то, что в конце 20-го века, когда наши самые надежные лекарства начали давать сбой, конвейер разработки новых антибиотиков замедлился до минимума.
В то время как органы общественного здравоохранения во всем мире призывают врачей, пациентов и фермеров ответственно использовать антибиотики, чтобы помочь остановить распространение супербактерий, существует общее согласие в отношении необходимости разработки новых лекарств. Иногда потенциально полезное химическое вещество можно обнаружить прямо перед нашим носом – в 2016 году немецкие исследователи обнаружили ранее неизвестный антибиотик в человеческой ноздре, который был способен убивать лекарственно устойчивый золотистый стафилококк, иначе известный как MRSA. В других случаях полностью синтетические молекулы могут оказаться антибактериальными хитами.
Многие ученые утверждают, что мы также должны исследовать естественный мир для новой биохимии, подход, известный как "биопоиск". Марсель Джаспарс, химик по натуральным продуктам из Абердинского университета, является одним из таких защитников.
"От 70% до 75% всех антибиотиков поступают из природы", - отмечает он. “Мне кажется, что мы должны более глубоко изучить, как природа создает эти молекулы и как мы можем на самом деле найти соединения антибиотиков."
И именно экстремальные, кажущиеся безжизненными места, такие как Атакама, являются наиболее перспективными местами для поиска нового оружия в борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Достижения в области генетического секвенирования показали, что сухие долины Антарктиды, чья холодная, засушливая почва считается уникальной в мире, являются домом для гораздо большего разнообразия актинобактерий, чем когда-то считалось. Исследование глубочайших океанских впадин привело к открытию целого нового класса химических веществ, названных "абиссомицинами" в честь глубин, на которых были найдены их бактериальные создатели. От песчаных дюн Мерзуга на юге Марокко до пустынь Баден-Джаран и Тенггер в Китае микробиологи всего мира создают постоянно растущую библиотеку соединений, обладающих биологически активными свойствами.
