Облака против антибиотиков

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Помните у Лермонтова? «И кто заглянет в недра облаков? Зачем? Они исчезнут без следов».

Не прав был Михаил Юрьевич. Просто потому, что не знал — облака могут наследить, да еще как. И что же это за следы?

Исследователи из Канады и Франции в течение двух лет собирали пробы в облаках у вершины потухшего вулкана Пюи-де-Дом, расположенного в Центральном горном массиве во Франции. Это своего рода «перекресток», где встречаются воздушные потоки из разных частей континента, которые приносят с собой различные облака.

Здесь, на высоте 1465 метров, располагается метеостанция. И здесь же в 1875 году была построена физическая лаборатория.

Что можно забрать из облаков? Конечно — воду. Так вот. Анализы показали, что в одном миллилитре воды содержится около 8 тысяч бактерий. До половины бактерий в облаках могут быть живыми и потенциально активными.

Однако помимо бактерий исследователи нашли в облачной воде и собственно гены устойчивости к антибиотикам. Больше 20 тысяч в миллилитре воды. Но как могут гены существовать вне бактерии?

Дело в том, что в бактериальных клетках обитают независимые генетические элементы, плазмиды. Гены устойчивости к антибиотикам у бактерий чаще всего располагаются именно в этих маленьких молекулах ДНК. Более того, бактериальная клетка иногда просто избавляется от этих плазмид, если они ей не нужны, — попросту выбрасывает их в окружающую среду.

Они легко передаются от одной бактерии к другой. Это так называемый горизонтальный перенос генов. В результате бактерии, не нюхавшие антибиотиков, приобретают к ним устойчивость.

Но как бактерии и их гены попадают в облака? Оказывается, концентрация бактерий и генов устойчивости в облаках приблизительно такая же, как на поверхности почвы и воды в водоемах. Их подхватывает ветер, воздушные потоки уносят их высоко вверх, и так они оказываются в облаках — воздушных такси, которые развозят эти гены по всему миру.

Океанические и континентальные облака несут разные гены. Например, в континентальных облаках больше генов устойчивости к антибиотикам, используемым в животноводстве. Что и понятно. В природную среду бактерии и их гены действительно попадают во многом благодаря животноводству, в котором активно используют эти лекарства для лечения скота.

Интересно, что в воздухе разных городов содержится разное количество бактерий и генов устойчивости к антибиотикам. Международная группа исследователей изучила воздух в 19 городах в 8 климатических зонах по всему миру и тщательно проанализировала состав мельчайших твердых частиц, которые всегда присутствуют в воздухе городов.

Частицы собирали с помощью специальных фильтров, установленных на автомобильных кондиционерах. Ученых интересовало, какова в них концентрация 30 различных генов, обеспечивающих устойчивость к 7 типам препаратов, в том числе хинолонам, бета-лактамным антибиотикам и тетрациклину.

Здесь отличился, в плохом смысле этого слова, Сан-Франциско. В его воздухе была самая большая концентрация генов устойчивости к антибиотикам. Самая маленькая — в воздухе индонезийского Бандунга, самый разнообразный набор генов нашли в Пекине.

Наиболее распространенными по всему миру оказались гены устойчивости к бета-лактамным антибиотикам, в том числе пенициллинам. В шести городах обнаружили гены резистентности к ванкомицину.

Итак, гены устойчивости к антибиотикам могут передаваться по воздуху при помощи мелкодисперсных твердых частиц, взвешенных в атмосфере, или облачной воды, проливающейся на Землю дождем.

Но если вы думаете, что устойчивость к антибиотикам — это проблема, возникшая в последние пару десятков лет, то вы заблуждаетесь. Первые препараты против болезнетворных бактерий — сульфаниламиды и пенициллин — начали успешно применять в клинической практике в 30–40-е годы ХХ века. И уже тогда устойчивость к ним была проблемой.

Как это ни покажется странным, устойчивость к антибиотикам возникла задолго до того, как человечество открыло антибиотики и начало их производить. Дело в том, в природе антибиотики существовали всегда.

Миллиарды лет бактерии и грибы вырабатывали антибиотики, чтобы с их помощью бороться с другими бактериями и грибами. А те, в свою очередь, вынуждены были защищаться от антибиотиков и вырабатывали самые разные механизмы защиты от этих соединений.

Собственно, механизмов такой защиты бактерий не так много. Они всегда связаны с изменениями в генах. Поэтому резистентность наследуется, переходя из поколения в поколение.

Даже в арктической вечной мерзлоте возрастом 30 тысяч лет ученые нашли гены устойчивости. И в кишечной микрофлоре мумии «тирольского человека» возрастом 5000 лет, которую откопали в Альпах, тоже были гены устойчивости. Разумеется, и сейчас бактерии, резистентные к различным антибиотикам, и гены устойчивости находятся в окружающей среде. Их-то и переносят облака.

Сегодня сельское хозяйство — более активный потребитель антибактериальных средств, чем медицина. Приблизительно три четверти производимых в мире антибиотиков приходится на животноводство. Иногда антибиотики применяют даже для растений, например в США ими опрыскивают яблони.

Но четверть все же потребляет медицина. Поэтому нельзя сбрасывать со счетов вклад, который вносим мы, люди, в распространение устойчивости бактерий к антибиотикам.

Я уже не раз говорила и не устану повторять: нельзя заниматься самолечением и чуть что хвататься за антибиотики. Нельзя продавать их без рецептов в аптеках. И надо точно соблюдать назначение врача — пить именно ту дозу, что назначена. Меньшая доза не убивает бактерии, а как раз и заставляет их быстро мутировать, чтобы стать устойчивыми. Об этом предупреждал создатель пенициллина Александер Флеминг еще в 1942 году на своей нобелевской лекции.

Ответственное отношение к антибиотикам — это то, что может замедлить распространение опасной устойчивости бактерий к этим лекарствам. Иначе мы скатимся в доантибиотиковую эру со всеми вытекающими ужасными последствиями.