Бактерии создают новые токсичные вещества благодаря естественному отбору и за счет случайных изменений и обмена участками ДНК. Понимание этих процессов поможет находить соединения, преодолевающие устойчивость микроорганизмов к существующим антибиотикам.
Специалисты Общества Макса Планка и Марбургского университета (Германия) изучили пептиды, которые бактерии родов Xenorhabdus и Photorhabdus используют для уничтожения насекомых. Эти микроорганизмы живут внутри круглых червей — нематод, заражающих личинок. Попадая в организм насекомого, бактерии выделяют токсичные вещества, а их жертвы со временем вырабатывают устойчивость к ним.
Исследователи восстановили эволюционную историю ферментов, отвечающих за производство токсинов, и обнаружили 49 вариантов таких соединений. Оказалось, что их разнообразие формируют сразу три процесса: естественный отбор, случайное закрепление генетических изменений и обмен фрагментами генов.
Эксперименты с четырьмя видами насекомых подтвердили, что разные варианты токсинов отличаются по эффективности. При этом ученые установили, что бактерии чаще обмениваются похожими участками ДНК. Из-за этого одни и те же химические структуры могут независимо возникать у разных бактериальных линий.
Авторы работы считают, что аналогичные механизмы действуют при эволюции веществ, на основе которых создают антибиотики. Изучение скрытого генетического разнообразия бактерий позволит искать соединения с новыми механизмами действия, в том числе потенциально эффективные против устойчивых к лекарствам микроорганизмов.
