1928 წელს, შოტლანდიელმა მეცნიერმა ალექსანდერ ფლემინგმა ისტორია დაწერა. ჩვეულებრივ ობის სოკოში, იმდენად ჩვეულებრივში, რომ მისი შტამები შემთხვევით გაიზარდა სტაფილოკოკებით სავსე პეტრის თეფშზე — აღმოაჩინა ანტიმიკრობული მახასიათებლები, რომლებიც მან პირველი მასობრივი ანტიბიოტიკი პრეპარატის, პენიცილინის შესაქმნელად გამოიყენა.

Penicillium-ის ობის სოკოს თავდაპირველი შტამი ათწლეულების წინ კრიოგენულად შეინახეს, ანუ ცოცხლად გაყინეს. ახლახან, პირველად ისტორიაში, მეცნიერებმა მისი გენომის სეკვენირება შეძლეს. თავად პენიცილინის აღმოჩენის მსგავსად, ეს კვლევაც სულ სხვა კვლევის წყალობით დაიწყო.

„თავიდან გვსურდა, ალექსანდერ ფლემინგის სოკო სულ სხვა ექსპერიმენტისათვის გამოგვეყენებინა, მაგრამ ჩვენდა გასაკვირად გავაცნობიერეთ, რომ ამ თავდაპირველი Penicillium-ის გენომის სეკვენირება ამ დრომდე არავის მოუხდენია, მიუხედავად მისი ისტორიული მნიშვნელობისა ამ დარგში“, — ამბობს ლონდონის საიმპერატორო კოლეჯისა და ოქსფორდის უნივერსიტეტის ევოლუციური ბიოლოგი ტიმოთი ბარაკლუ.

ახლად მიღებული თანმიმდევრობა (სეკვენი) შეადარეს ორ ახალ, აშშ-ში კომერციულად წარმოებულ Penicillium-ის გენომს, რამაც მკვლევრებს საშუალება მისცა ენახათ, როგორ შეიცვალა ინდუსტრიული მასშტაბის წარმოებამ დროთა განმავლობაში ობის სოკოს გენეტიკური შემადგენლობა.

Penicillium-ი და ობი სხვა სოკოები აბტიბიოტიკურ მოლეკულებს ბუნებრივად აწარმოებენ მიკრობების საწინააღმდეგო საკუთარი თავდაცვის სისტემების წყალობით. გამომდინარე იქიდან, რომ ამ თავდაცვით სისტემებთან საბრძოლველად მიკრობები ძალიან სწრაფად ვითარდებიან — თვისება, რომელიც ამჟამად ძალიან დიდ პრობლემას იწვევს ანტიბიოტიკური პრეპარატებისადმი რეზისტენტულობის ფორმით — საპასუხოდ ვითარდებიან ობის სოკოებიც.

ეს ყველაფერი ერთგვარ საომარ ვითარებას ჰგავს, ოღონდ მიკროსკოპულ მასშტაბზე. იმის ზუსტად შესწავლა, როგორ ვითარდება ობის სოკო, გარკვეულ ახალ ცნობებს მოგვცემს დღეს ასე მწვავედ არსებული ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტულობის პრობლემის შესახებ.

„ჩვენმა კვლევამ შეიძლება ინსპირაცია მოგვცეს ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტულობასთან ახალი გადაწყვეტებით საბრძოლველად“, — ამბობს ლონდინის საიმპერატორო კოლეჯის ბიოლოგი აიუშ პათაკი.

მსგავსი: ხელოვნურმა ინტელექტმა უმძლავრესი ანტიბიოტიკები აღმოაჩინა, რომლებიც რეზისტენტულ ბაქტერიებსაც კლავს

კვლევის ჩასატარებლად, ჯგუფმა ფლემინგის Penicillium rubens-ის ნიმუში გაადნო და ხელახლა გაზარდა. ამის შედეგ, მოახდინეს ახლად გაზრდილი ობოს სოკოს ნიმუშის სეკვენირება. მიღებული გენომი შემდეგ აშშ-ის შტამებს შეადარეს.

ფლემინგის Penicillium-ი შეიძლება პენიცილინის პრეპარატების საფუძველი იყო ბრიტანეთში, მაგრამ აშშ-ში ინდუსტრიული წარმოება ველური დასტამბოს (კანტალუპი) ობის სოკოებით დაიწყეს. ეს შტამი დაამუშავეს მუტაგენური საშუალებებით, მაგალითად, დაასხივეს რენტგენული სხივებით და ულტრაიისფერი სინათლით, მიმართეს ხელოვნურ გადარჩევასაც, რათა მიეღოთ შტამი, რომელსაც პენიცილინის მაღალი საწარმოო მაჩვენებელი ექნებოდა.

ნებისმიერი სხვაობა ფლემინგისა და ამერიკულ ობის სოკოს შორის არის ან ევოლუციურ სხვაობათა შედეგი ველური დასტამბოს შტამში, ანდაც ადრეული ნაბიჯები მუტაგენეზსა და ხელოვნურ გადარჩევაში.

ამ ორის შედარებისას, მკვლევრები აკვირდებოდნენ ორი სახის გენებს — მათ, რომლებსაც ჩაშიფრული აქვთ პენიცილინის წარმოებაში დამხმარე ფერმენტები და მათ, რომლებიც ამავე ფერმენტების წარმოებას არეგულირებს.

როგორც აღმოჩნდა, ფლემინგის ობის სოკოს და აშშ-ის ობის სოკოს საკმაოდ ერთნაირი გენეტიკური კოდი აქვთ ფერმენტების რეგულირებისთვის. საინტერესოა, რომ აშშ-ის ობის სოკოს უფრო მეტი ასლები ჰქონდა, რომლებიც ამ შტამებს უფრო მეტი პენიცილინის წარმოებაში უნდა ეხმარებოდნენ.

ეს სულაც არ ყოფილა მოულოდნელობა, რადგან ისინი სპეციალურად ამ მიზნით არის კულტივირებული, მაგრამ გარკვეულ ცნობებს გვაწვდის მოშინაურების პროცესის შედეგების შესახებ.

მსგავსი: ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტული გენები დედამიწის ყველაზე შორეულ რეგიონებშიც იპოვეს

თუმცა, ჩაშიფრული გენები ბრიტანულ და ამერიკულ შტამებს შორის ოდნავ განსხვავებული აღოჩნდა. ჯგუფის აზრით, ეს უკვე ბუნებრივი ევოლუციის შედეგია, სავარაუდოდ, იმ სხვადასხვა მიკრობთა საპასუხოდ, რომლებიც ობის სოკოებს საფრთხეს უქმნიან თავიანთ ბუნებრივ გარემოში.

ეს გახლავთ ბუნებრივად წარმოშობილი სხვაობა, რომელიც შეიძლება საკვანძო იყოს აბტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტულობის პრობლემის დაძლევაში.

„პენიცილინის ინდუსტრიული წარმოება კონცენტრირებულია წარმოების რაოდენობაზე; წარმოების ხელოვნურად გაუმჯობესებისთვის გამოყენებულმა ნაბიჯებმა გენების რაოდენობაში ცვლილება გამოიწვია“, — ამბობს პათაკი.

მისივე თქმით, არც ის არის გამორიცხული, რომ ინდუსტრიულ მეთოდებს შეიძლება გამორჩა პენიცილინის დიზაინის ოპტიმიზების გარკვეული გადაწყვეტები და შედეგად, შეგვიძლია ბევრი ვისწავლოთ ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტულობის ევოლუციის ბუნებრივი პასუხებიდან.

კვლევა Scientific Reports-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია imperial.ac.uk-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.