Mravi rezači lišća koriste bakterije kao saveznike u borbi protiv štetnih mikroba. Određene vrste mrava imaju šupljine na tijelu u kojima žive bakterije po imenu Pseudonocardia. Ti mravi proizvode tvari koje bakterije konzumiraju, a zauzvrat, bakterije proizvode toksine koji pomažu mravima u obrani od drugih gljiva koje mogu ugroziti njihove usjeve. Ovaj simbiotski odnos stvara dinamičnu mješavinu toksina koja otežava razvoj otpornosti kod potencijalnih napadača. Navedeno je da insekti koriste bakterije kako bi riješili problem otpornosti na antibiotike i gljivice, pružajući inspiraciju za proučavanje ovog prirodnog mehanizma u kontekstu borbe protiv infekcija.

Bakterijski partneri

Lako je zamisliti kako bi kukci mogli imati koristi od bakterija koje proizvode antimikrobne spojeve. Novo istraživanje usredotočeno je na antifungalne lijekove, no ista načela trebala bi se primijeniti i na antibiotike koji ubijaju štetne sojeve bakterija, kaže Massimiliano Marvasi, mikrobiolog sa Sveučilišta u Firenci u Italiji i jedan od autora rada. Laboratorijske studije s antibiotskim lijekovima sugeriraju da kada se antibiotici koriste u kombinaciji, a ne pojedinačno, bakterijama je teže razviti otpornost. To je osobito istinito kada antibiotici djeluju kroz različite mehanizme, kaže Marvasi.

Antifungici koje proizvode mravi rezači listova doista su vrlo različiti od onih koje proizvode njihove simbiotske bakterije. To znači da zajedno, mravi i bakterije stvaraju raznoliku antimikrobnu mješavinu koja bi mogla zaustaviti neprijateljske mikrobe.

Štoviše, antimikrobni lijekovi koje proizvode bakterije vjerojatno se uvijek mijenjaju, stvarajući pokretnu metu za parazite. Osim što imaju kraći vremenski razmak između generacija, bakterije su sposobne međusobno mijenjati gene, čak i s bakterijama s kojima nisu blisko povezane. Brža promjena trebala bi dovesti do čestih mutacija koje mijenjaju bakterijske antimikrobne toksine, dok bi sposobnost zamjene gena trebala omogućiti da se takve mutacije brzo šire.

No, je li stvarno tako u prirodi? Novi rad predstavlja hipotezu koju još treba testirati, tvrde istraživači.

Najjači dokaz do sada dolazi od mrava rezača listova, gdje su prošle studije pokazale da su simbiotske bakterije Pseudonocardia važne za zaštitu opskrbe hranom od gljivica mrava. Istraživači su čak otkrili da kada parazitska gljiva napadne gnijezdo mrava, parazit povećava proizvodnju spojeva koji napadaju bakterije Pseudonocardia, što sugerira da su parazit i bakterije usred dugogodišnje evolucijske utrke u naoružanju.

Iako insekti koji su društveni i dugovječni mogu imati veću potrebu za bakterijama koje proizvode antimikrobne tvari, takva partnerstva mogu koristiti i drugim kukcima. Na primjer, grupa osa koje love pčele zvanih pčelinji vukovi ugošćuju specijalizirane bakterije na svojim antenama koje proizvode antifungalne spojeve, rekao je Michael Poulsen, evolucijski biolog sa Sveučilišta u Kopenhagenu u Danskoj, koji je radio na mnogim studijama iz kojih je proizašao novi rad. Majke ose razmazuju bakterije po stropu šupljine gdje polažu jaja. Kada su istraživači eksperimentalno lišili ličinke vukova te bakterije, gotovo sve su ličinke uginule.

Bakterije koje proizvode antimikrobne toksine također su pronađene u ili na tijelima mnogih drugih vrsta insekata, uključujući termite koji uzgajaju gljive i blato-mazne ose (eng. Mud-dauber wasp). Poulsen je primijetio da u većini slučajeva nije jasno čemu služe ti antimikrobni toksini. Otrovi bi mogli pomoći kukcima ubijajući stvari koje bi ih mogle razboljeti ili bi mogle ugroziti njihovu opskrbu hranom. S druge strane, otrovi bi mogli samo pomoći bakterijama da održe snažnu samoobranu.

Poulsen je rekao da se slaže s glavnim argumentima rada, iako bi želio da je razvio detaljnije modele i istražio njihove dublje implikacije.

"Mislim da su u pravu da su kombinacije spojeva ključne za sprječavanje evolucije otpornosti", napisao je u e-poruci.

Strategije mrava u klinici?

Ako su kukci doista riješili problem otpornosti na antimikrobne tvari kombiniranjem vlastitih obrambenih spojeva s onima bakterija, ljudsko medicinsko područje bi to moglo uzeti u obzir. Znanstvenici su 1950-ih prvi put pokazali kako kombinacije antibiotika mogu spriječiti rezistenciju, ali to istraživanje je donedavno bilo uglavnom ignorirano, a upotreba kombinacija lijekova za sprječavanje rezistencije još uvijek nije ušla u medicinsku skrb na bilo koji sustavni način, rekla je Viktoria Lazar, molekularni biolog koji proučava otpornost na antibiotike na lijekove na Technion - Izraelskom tehnološkom institutu, koji nije bio uključen u novi rad.

U posljednjih nekoliko godina ponovno se radi na tome kako prepisivati antibiotike kako bi se izbjegla rezistencija, istaknula je Lazar. Možda nije uvijek idealno propisivati više antimikrobnih lijekova u isto vrijeme, budući da mješavine lijekova mogu imati ekstremnije nuspojave za pacijente. Ali istraživači istražuju režime u kojima bi se lijekovi koristili jedan za drugim - prvo lijek A, zatim lijek B, zatim A, i tako dalje.

Pitanje je hitno. Mikrobi otporni na lijekove nastavljaju se pojavljivati, dok je tempo otkrivanja novih antimikrobnih lijekova usporen do puzanja.

"Pokušavamo vidjeti možemo li prevesti ono što se događa u prirodi - kako insekti koriste antibiotike, antifungalne lijekove - u našu svrhu", rekao je Marvasi. "Moramo naučiti kako bolje koristiti ono što imamo."