Как чилийская пустыня Атакама может спасти многие жизни

Казалось бы, как могут быть связаны между собой борьба с различными заболеваниями и самая засушливая пустыня в мире? Но если верить Майклу Гудфеллоу, микробиологу из Университета Ньюкасла, именно экстремальные условия этой пустыни могут помочь людям.

Роль пустыни

Ученые считают, что благодаря суровым условиям жизни у живых организмов формируются соответствующие механизмы адаптации. По мнению Гудфеллоу, бактерии в такой агрессивной среде выживают за счет создания новых химических структур, которым можно было бы найти применение в медицине.

В 2008 году он получил образцы почвы, взятый из самого засушливого района пустыни, где осадки на выпадали на протяжении сотен тысяч лет. К удивлению ученого, в этих образцах была обнаружена разнообразная популяция бактерий, что послужило толчком для десятилетнего исследования микроорганизмов пустыни.

Научные исследования

Больше всего внимание ученых привлекли спор-продуцирующие актинобактерии. Они выделяют органические химические соединения, которые являются вторичными метаболитами, обеспечивающими защиту от других микроорганизмов. Это не первое открытие подобного рода. Аналогичные свойства были обнаружены у streptomyces griseus. Вырабатываемое ими химическое вещество послужило лекарством от туберкулеза.

Особенности открытия

Обнаруженные пустынные актинобактерии, изучением которых занимался Гудфеллоу со своими коллегами, также вырабатывают полезные химические вещества. Согласно результатам исследований, полученным в 2018 году, было выделено 46 новых молекул со свойственными им антибиотическими, противовирусными или противоопухолевыми свойствами. То есть благодаря пустыне можно создать новые антибиотики.

Жизнь на грани

Места, подобные Атакаме, ученые называют «экстремобиосфера». Это области с высоким уровнем засушливости, ультрафиолетового излучения, pH или давления, где жизнь практически невозможна. В подобных местах ученые обнаруживают бактерии, которые умудряются выживать в условиях, которые на первый взгляд совершенно непригодны для жизни. Подобные открытия были сделаны на дне Марианской впадины, где давление в 700 раз больше, чем на поверхности. Или под толщей 400-метрового льда Антарктики.

Помощь бактерий

Благодаря этим исследованиям изменились взгляды ученых на выживаемость в экстремальных условиях. Кроме того, особый интерес к этому вопросу связан с ростом устойчивости микроорганизмов к используемым антибиотикам.

Супербаги, являющиеся патогенными микроорганизмами, выработавшими у себя устойчивость к антибиотикам, становятся причиной сотен тысяч смертей ежегодно. Они представляют собой глобальную угрозу для здравоохранения во всем мире. Привычные лекарства перестают на них воздействовать, а на разработку новых антибиотиков требуется очень много времени.

Биоразведка

По мнению ученых, в настоящее время возникла острая необходимость в исследовании мира природы при помощи подхода, который в научном мире получил название «биоразведка». Химик Марсель Джаспарс, представляющий Университет Абердина, относится к числу таких ученых. Он считает, что около 75 % всех антибиотиков можно обнаружить в живой природе. Соответственно, ученым необходимо более глубокое изучение природных процессов, в ходе которых создаются такие молекулы. Это позволит людям в дальнейшем производить новое поколение антибиотиков.

Новые бактерии

В таких экстремальных, на первый взгляд безжизненных местах, подобных пустыне Атакама, открываются новые перспективы по поиску новых средств борьбы с организмами, устойчивыми к антибиотикам. Ученые, занимающиеся секвенированием генов, смогли установить, что в условиях сухих долин Антарктиды с их уникальной холодной и засушливой почвой живет намного больше самых разных актинобактерий, чем считали до этого. В ходе исследований глубин океана был открыт целый новый класс химических веществ, который получил название abyssomicins. Ученые не ограничиваются только одной Атакамой. Свои изыскания микробиологи проводят на обширной территории от пустыни Мергуз на юге Марокко до пустынь Китая. Постепенно они собирают все больше информации о химических соединениях, обладающих биологически активными свойствами.

Ученые обращают внимание на тот факт, что у многих молекул, извлеченных из бактерий, скорее всего, не будет такого большого количества негативных последствий или даже наркотических свойств. На основе практически каждого уже используемого антибиотика возможно создание большого количества химических соединений, которые являются либо очень токсичными, либо малоэффективными, что исключает возможность их использования в медицине.

Но, как утверждает чилийский микробиолог Кристина Дорадор, которая является экспертом по микроорганизмам Атакамы, для использования этих бактерий есть и другие причины. Она считает, что изучение их способности выживать при таком высоком уровне засухи и засоления может помочь приспособить нужные людям растения выживать в тяжелых условиях. Их устойчивость к ультрафиолетовому излучению может существенно помочь при создании косметических средств, эффективно защищающих кожу от солнечного света.

Кроме того, бактерии могут использоваться как промышленные биокатализаторы: благодаря их способности к метаболизму неорганических веществ они могут быть использованы в медной промышленности.