Segítsük elő a csalás evolúcióját!

Az egyik olyan baktérium, amelyik a leggyorsabban tud antibiotikum elleni rezisztenciát kifejleszteni, a Pseudomonas aeruginosa. Mint Clare Wilson írja a New Scientist küszöbön álló orvosi felfedezésekkel foglalkozó különszámában (Medical Frontiers), a P. aeruginosa olyannyira képes halálos fertőzések kiváltására, hogy inkább az jelenti a nagy kérdést, miért nem öl meg több embert: habár szinte mindenkit megfertőz, akit hosszabb ideig mesterségesen lélegeztetnek, csak a fertőzöttek 15%-ában alakul ki pneumonia.

A halálos fertőzések kiváltására képes baktériumok erejének titkát már korábban megfejtették, ez pedig a kooperáció: ha a baktériumok a quorum-sensing nevű, kémiai anyagokat használó kommunikáció révén úgy érzékelik, hogy elegendő számban vannak jelen, elkezdenek toxinokat gyártani, akkor viszont nagy számuk miatt akár halálos mennyiségben. Az elmúlt években azonban az is kiderült, hogy miért nem alakul ki betegség minden fertőzöttben: ilyen esetekben a baktériumpopulációban megjelennek a csalók, azaz az olyan baktériumok, amelyek a kommunikációs bíztatás ellenére megspórolják maguknak a költséges toxingyártást, ezért képesek gyorsabban szaporodni, mint nem csaló társaik. Az eredmény: kevésbé agresszív infekció.

A csaló baktériumokat nem mikrobiológusok, hanem szociobiológusok fedezték fel, akik azt feltételezték, hogy ha van kommunikáció a baktériumok között, akkor csalóknak is ki kell alakulniuk az evolúció során. Igazuk lett, először a Myxococcus xanthus nevű, talajban élő baktériumról derült ki, hogy egyes tagjaik becsapják a többieket. Tápanyaghiány esetén az M. xanthus sokezer egyede úgy viselkedik, mintha soksejtű élőlény lenne: kis tornyokba épül, amelyik a csúcsán spórákat képez, ennek során a csúcs alatti sejtek - az összes bakteriális sejt 9/10-e - „feláldozzák magukat”: nem szaporodnak. 2000-ben aztán azt is felfedezték a kutatók, hogy vannak az M. xanthus-nak olyan mutáns egyedei, amelyek sosem áldozzák fel magukat: mindig spórákat hoznak létre. Amikor ezek a csalók számban felülmúlják a rendeseket, a populáció már nem képes létrehozni a spóragyártáshoz elengedhetetlen tornyos szerkezetet, és kipusztul.

A csalók felfedezése egy merész új irányba vezette az antibiotikum-rezisztens kórokozók elleni harcot: ha a patogének között is vannak csalók, akkor érdemes lehet a csaló baktériumok növekedését serkenteni, sőt olyan kutatók is vannak, akik azt javasolják, hogy egyenesen juttassunk be csaló baktériumokat a veszélyeztettettek szervezetébe.

Cheatobiotikum

A patogének között először épp a P. aeruginosa esetében fedeztek fel csalókat (cheat: csalni, angolul). A baktériumok növekedéséhez vasra van szükség, és amikor a Pseudomonasvirulenssé válik, a baktériumok egy pyoverdin nevű virulenciafaktort kezdenek kibocsátani, ami vasat szabadít fel a megfertőzött ember fehérjéiből. Azonban, mint kiderült, egyes mutánsok csalnak: nem termelnek pyoverdint, csak felveszik a többiek által termelt virulenciafaktor által felszabadított vasat.

A továbbiakban kutatók azt is kimutatták, hogy ha a csalókat normálPseudomonasokat tartalmazó tápoldatba juttatják, azok túlnövik a rendeseket, hiszen a megspórolt energiát szaporodásra tudják fordítani (Steve Diggle ésmunkatársai: Cooperation and conflict in quorum-sensing bacterial populations; Nature).

Christian van Delden és Angus Buckling aztán bebizonyították, hogy azok az emberek, akiket csaló P. aeruginosa mutánsokat is tartalmazó populáció fertőz meg, jóval kisebb arányban kapnak tüdőgyulladást (csalók jelenléte esetén a fertőzöttek kevesebb mint tizede betegszik meg, míg csalók hiányában a fertőzöttek több mint fele kap pneumoniát) (Cooperation and virulence of clinical Pseudomonas aeruginosa populations; PNAS). Steve Diggle ésmunkatársai pedig egérkísérletekben mutatták ki, hogy a fertőzötteknek adott, csalókat tartalmazó injekció megnöveli a túlélés esélyeit.

A P. aeruginosán kívül egy másik komoly problémát okozó patogén, a methicillin rezisztens Staphylococcus aureus esetében is kimutatták már a csalók létét (Richard Novick), és azt is, hogy azoknak a tüdőgyulladásos betegeknek, akiket csaló S. aureus is megfertőzött, nagyobb az esélyük a túlélésre (Bo Shopsin).

Mint Buckling elmondja a New Scientistnek, kevesen kockáztatnák meg, hogy Pseudomonast vagy Staphylococcust juttassanak a beteg emberek szervezetébe, még akkor is, ha azok csaló mutáns baktériumok lennének, inkább azt kutatják, hogyan lehet segíteni a csalás spontán evolúcióját. Azonban, ha már semmilyen antibiotikum sem működik, és egyébként meghalna a beteg, valószínűleg mindenki a csaló baktériumok injekcióját, a cheatobiotikus kezelést választaná.