Budoucnost léčby infekcí

Antarktida je nehostinný kontinent. Život tam musí překonávat nepředstavitelné překážky, což mu propůjčuje mimořádné schopnosti. Mikrobiologové, zkoumající tamní bakterie, předpokládají, že tyto organismy mohou ukrývat řešení pro tichou pandemii 21. století, jejíž plné propuknutí by mělo mnohem závažnější důsledky, než nedávná pandemie koronaviru SARS-CoV-2.

Antarktida je místem, kde se lidská představivost střetává s realitou v její nejdrsnější podobě. Kontinent nekonečné bílé prázdnoty a ticha, které čas od času přeruší pouze praskání ledu. Teploty klesají hluboko pod bod mrazu, vítr dosahuje rychlosti orkánu a kapalná voda je paradoxně vzácnější než na poušti. Místní život se vymyká běžným biologickým limitům. Bakterie, sinice, mikroskopické houby i archea žijící v usazeninách, povrchových vrstvách drti a prachu (regolitu), jezírkách i v ledu, čelí podmínkám na samotné hranici fyzikálních možností. Vystaveny extrémnímu chladu, silnému UV záření, dlouhým obdobím tmy, nedostatku živin i cyklům opakovaného zamrzání a tání si vyvinuly jedinečné adaptační strategie, které v mírném klimatu nenajdeme.

1. Krajina antarktického ostrova Jamese Rosse je už v severní (teplejší) části bez ledu a tvoří ji převážně holá vrstva prachu a štěrku (regolitu). V místech s dostupnou vodou se však vytvářejí menší vegetační oázy s výskytem mechů, lišejníků a dalších odolných organismů. Tyto lokality jsou cenné pro pochopení toho, jak se nižší rostliny a další organismy postupně usazují v nově odledněné krajině.

Snímek Jan Kavan

Z pohledu mikrobiologa je Antarktida nesmírně cenné území plné nekonvenčních strategií přežití. Mikroorganismy zde nebojují pouze s nehostinným prostředím, ale také mezi sebou navzájem, protože dostupných živin je skutečně málo. Výsledkem tohoto evolučního tlaku je produkce široké škály sekundárních metabolitů, jež slouží jako ochrana, signální látky či chemická zbraň. Pigmenty na bázi karotenoidů barví kolonie antarktických bakterií do nečekaně sytých odstínů, na něž není český mikrobiolog zvyklý. Barva těchto antioxidativních látek je ale jen vedlejší produkt, jejich hlavní funkcí je ochrana nukleových kyselin a stabilizace membrán před silným ultrafialovým zářením. Osmoaktivní látky¹⁾ typu glycin-betaine pomáhají bakteriím přežít časté změny teplot a nedostatek kapalné vody. Nesmírně důležitá je také ochrana před reaktivními formami kyslíku a dusíku. Mezi plejádou enzymů neutralizujících oxidativní stres najdeme katalázu, superoxiddismutázu, peroxidázy či proteiny reagující s oxidem dusnatým a organickými hydroperoxidy.

2. Antarktická bakterie Pseudo-monas prosekii P42406 produkuje jed (tailocin), kterým hubí své příbuzné konkurenty. Látka se chová jako harpuna, která má v klidové podobě protáhlý tvar, aktivací se ale obal smrští a odhalí útočný hrot schopný prorazit membránu cílové bakterie. Oběť po takovém útoku prakticky okamžitě zahyne. Snímek z elektronového mikroskopu zobrazuje velké množství klidových i aktivovaných forem. Hvězdicovitá struktura uprostřed (šipka) představuje bazální destičku, ze které vybíhají vlákna rozpoznávající cílovou bakterii. Pokud by se tohoto mechanismu podařilo využít, mohli bychom získat nový systém boje proti patogenům, které mají odolnost proti dnes známým antibiotikům. Navíc bychom získali látky, které zabíjejí původce nemoci, ale jsou šetrné k symbiotickým bakteriím v našem střevu, tvořícím mikrobiom. Ten totiž při stávající antibiotické léčbě velmi trpí a návrat do původního stavu mu trvá velmi dlouho.

Snímky Kateřina Snopková