1. oldal

Minden évben emberek milliói pusztulnak bele baktériumok okozta betegségekbe. A kórokozók többsége evolúciós múltjának egy bizonyos pontjáig teljesen ártalmatlan volt, és csak mostanában kezdjük megérteni, hogyan váltak ezek a mikrobák az élő szervezetekre veszélyes patogénekké. Egy nemrég megjelent tanulmányban egy ilyen történetről számolnak be a kutatók. Minden idők leghosszabb bakteriális genommal foglalkozó publikációjából − ahogy a független szakértők emlegetik a munkát − többek közt kiderül, hogy a húsevő baktérium mindössze 35 év alatt, négy mutáció eredményeként vált ártalmatlan egysejtűből a világ egyik legfélelmetesebb kórokozójává.

Hangzatos neve ellenére a húsevő baktérium nem hússal táplálkozik, hanem egy olyan Streptococcusról van szó, amely az emberi bőr, zsír és izom lebontására alkalmas proteineket termel, így rendkívüli gyorsaságú szövetelhalást okoz a fertőzött egyénekben. Az egyik ilyen fehérje rendszeres felbukkan különböző húspuhító pácok alapanyagaként, mondja James Musser, a Houston Metodista Kutatóintézet fertőző betegségekkel foglalkozó szakértője, a tanulmány egyik szerzője. A baktérium nyomán kialakuló nekrotizáló fasciitist, azaz a lágyrészek elhalását rendkívül nehéz kezelni.

Bár az antibiotikumok többnyire hatásosak ellene, a fertőzést gyors lefolyása miatt nagyon gyakran túl későn fedezik fel, így sokszor van szükség nagyobb szövetrészek eltávolítására, vagy akár amputációra is. A betegség évente több mint 600 millió embert érint, és félmilliót öl meg. Kezeletlenül hagyva a fertőzés az esetek 70 százalékában halálos. A húsevő baktérium kifejezetten emberekre specializálódott, vagyis más élőlényeket nem képes megfertőzni, ez utóbbi tény pedig kiemelten érdekessé teszi kutatását, mondja Musser.

A kórokozó kialakulásának felderítése érdekében a szerzők több mint 3600 Streptococcus-törzs genomját elemezték. Ezen baktériumok többsége semmilyen problémát nem okoz az emberi szervezet számára, mások viszont szemgyulladást, agyhártyagyulladást vagy tüdőgyulladást is eredményezhetnek. A húsevő baktériumok az úgynevezett A-szerocsoportból kerülnek ki. „Nagymennyiségű adatra volt szükségünk annak kiderítéséhez, hogyan alakult ki ez a gyilkos patogén” – magyarázza Musser.

A húsevő baktérium a nyolcvanas években bukkant fel először, így a szakértők joggal gondolták, hogy egy ártalmatlan törzsből fejlődhetett ki viszonylag rövid idő alatt. Az elemzett genomok összehasonlítása nyomán a kutatócsoport tagjai visszanyomozták, hogy milyen pontosan események fordították a kórokozót az emberi faj ellen. Gyakorlatilag négy genetikai változás eredményezte a gyilkos törzs létrejöttét, amelyek közül az első kettő valamikor a hatvanas évek előtt történt meg, amikor minden húsevő baktériumok közös ősét egymást követően két vírus is megfertőzte.

A bakteriofágok fertőzése nyomán idegen DNS épült be az ártalmatlan baktérium genomjába. A jelenséget horizontális génátadásnak nevezzük, és igen gyakorinak számít a mikrobák világában. A génátvétel sokszor hasznosnak bizonyul, hiszen általa új adottságokhoz juthat a baktérium, a húsevő baktérium elődje például két olyan génre tett szert, amelyek mérgező hatású fehérjéket kódoltak.

2. oldal

A harmadik változás egy egyetlen nukleotidot érintő mutáció volt, amelyre a hatvanas-hetvenes évek folyamán került sor. Az egyik toxingén egyetlen bázisának megváltozása jelentősen megnövelte a méreg hatékonyságát, magyarázza Musser. Az utolsó lépést 1983 környékére teszik a szakértők, ekkor a baktérium ismét újabb génekhez jutott egy horizontális génátadás eredményeként, amelyek lehetővé tették, hogy a két sejtgyilkos méregfehérjét a korábbinál jóval nagyobb mennyiségben kezdje termelni a mikroba.

Ezen végső változásnak köszönhetően az addig maximum enyhe problémákat okozó kórokozó igazi nagyágyúvá vált. A továbbiakban aztán még néhány olyan génre is szert tett, amelyek segítenek elnyomni a fertőzött szervezet immunrendszerét, még veszélyesebbé téve baktériumot, ami azonban a lényeget illeti, nyolcvanas évek közepére összeállt a Föld egyik legsikeresebb patogénjének receptje.

„Mivel a tanulmány szerzői teljes genomokat vizsgálták, minden változást nyomon tudtak követni. Ennek eredményeként azonosíthatóvá váltak azok a molekuláris események, amelyek következtében kialakult a húsevő baktérium” – mondja Marco Oggioni, a Leicesteri Egyetem kutatója.

Rendkívül érdekes, hogy mind a négy genetikai változás ugyanazon sejtvonalon ment végbe, míg más törzseket érintetlenül hagyott. „Az idők során az első sejt leszármazottai sorra különféle plusz »alkatrészekre« tettek szert, míg végül a negyedik lépés megtörténtével egy totálisan felturbózott baktérium keletkezett” – mondja Musser, aki szerint a húsevő baktérium leginkább egy minden kulcsfontosságú rendszerében személyre szabottan átalakított autóra emlékeztet. A végeredmény olyan összhatást nyújt, amelynek nincs párja a piacon.

A genetikai elemzés korántsem tárta fel a húsevő baktérium összes titkát. Továbbra sem tudni például, hogy hogyan volt képes ilyen rövid idő alatt az egész bolygót meghódítani a kórokozó, így Musser és kollégái a jövőben ennek kiderítésére koncentrálnak. Ami a bakteriális evolúció fordulatainak felderítését illeti, óriási eredménnyel van dolgunk, mondja David Morens, az NIH járványszakértője. „Soha senki nem próbálkozott még hasonlóval. Egy olyan patogénről van szó, amely egy ártalmatlan baktériumból alakult át először gyengécske, majd rendkívül ártalmas kórokozóvá, és most megtudtuk, hogy mindez pontosan hogyan történt” – folytatja a kutató.

A kutatás a betegség gyógyításához gyakorlatilag semmiben nem járul hozzá, ugyanakkor fontos szerepet kaphat más baktériumok fejlődésének nyomon követésében, hiszen máris sokkal többet tudunk arról, hogy mely változások tartogatják a legnagyobb veszélyeket, mondja Morens. Ezzel a meglátással Patrick Schlievert, az Iowai Egyetem mikrobiológusa is maximálisan egyetért, aki egyébként 1987-ben társzerzője volt annak a legelső tanulmánynak, amely a húsevő baktériumokról íródott. Musser és társai munkájából kiderül, hogy a baktériumok evolúciójának elsődleges hajtóerejét a vírusok, ezeken belül is a bakteriofágok jelentik, és az is világos, hogy ezek a változások rendkívül gyorsan zajlanak le.

Ha a húsevő baktérium fejlődését vesszük alapul, biztosra vehető, hogy 1987 után nagyjából harminc évvel egy újabb Streptococcus-törzs alakul ki, mondja Schlievert. „Azt nem tudom megmondani, hogyan fog kinézni, vagy hogy mire lesz képes, de biztosan kifejlődik.” A húsevőhöz hasonló szuperbaktériumok kialakulásának megakadályozásához tehát jelenleg úgy tűnik, hogy a bakteriofágok terjedésének kellene határt szabni.

Amíg viszont erre megoldást találnak, Musser szerint a hasonló, újonnan kialakult, veszélyes törzseket úgy lehetne a leghatékonyabban kordában tartani, ha folyamatosan monitoroznák a bakteriális genomokban bekövetkező nagyobb változásokat. Így ha a húsevő baktérium kifejlődésének lépéseihez hasonló változások kezdenek bekövetkezni, megelőző intézkedéseket lehetne hozni a járványok elkerülése érdekében.