Znajdź zawartość

Chemiczna analiza kości starożytnych Nubijczyków wykazała, że regularnie zażywali oni tetracyklinę, prawdopodobnie wraz z piwem. To najsilniejszy jak dotąd dowód, że wytwarzanie antybiotyków, oficjalnie datowane od odkrycia przez Fleminga w 1928 r. penicyliny, było powszechną praktyką już przed 2 tysiącami lat (American Journal of Physical Anthropology). Badaniem tego zagadnienia zajęli się antropolog George Armelagos z Emory University i chemik Mark Nelson z firmy Paratek Pharmaceuticals. Armelagos specjalizuje się w bioarcheologii. Jest ekspertem od prehistorycznych i starożytnych diet. W 1980 r. odkrył coś, co wyglądało na ślady tetracykliny w ludzkich kościach z Nubii. Oceniono, że należały do kogoś, kto żył między 350 a 550 r. n.e. Akademik z Emory jest przekonany, że opracowując swoje środki lecznicze, Nubijczycy doskonale wiedzieli, co robią i kierowali się dowodami empirycznymi. Później on i inni badacze ustalili, że źródłem tetracykliny było piwo. Ziarna wykorzystywane do jego przygotowania zawierały występujące w glebie Gram-dodatnie drobnoustroje z rodzaju Streptomyces, a te wytwarzają tetracyklinę. Wtedy należało jeszcze rozstrzygnąć, czy antybiotyk występował zawsze, czy tylko w niektórych partiach starożytnego piwa, co wskazywałoby na przypadkowe skażenie. Wszystko wskazuje jednak na to, że fermentowanie antybiotyków było rozpowszechnione wśród starożytnych, a receptury przekazywano z pokolenia na pokolenie. Nelson, specjalista zajmujący się antybiotykami, zainteresował się sprawą, gdy usłyszał Armelagosa przemawiającego na konferencji. Poprosiłem go, by przesłał mi jakieś należące do mumii kości, ponieważ dysponuję narzędziami i mam doświadczenie w ekstrahowaniu tetracykliny. To trudny i niebezpieczny proces. Należy rozpuścić kości w kwasie fluorowodorowym. Jak obiecał, tak zrobił. Było to spore wyzwanie, ale ustalił, że kości tych ludzi były wysycone tetracykliną, demonstrując, że zażywali ją przez długi czas. Nelson także jest przekonany, że Nubijczycy kontrolowali proces fermentacji i celowo produkowali lek. Co ciekawe, nawet kość piszczelowa i czaszka należące do 4-latka były pełne antybiotyku, co oznacza, że próbowano go leczyć wysokimi dawkami leku. Pierwsze współczesne tetracykliny odkryto w latach 40. ubiegłego wieku. Nazwa handlowa Aureomycin nawiązuje do łacińskiego " aerous", czyli zawierający złoto. Streptomyces tworzą złote kolonie, a jeśli pływały w porcji piwa, musiało to robić duże wrażenie na starożytnych, którzy cenili złoto – dywaguje Nelson. Teraz zespół zamierza porównać ilość tetracykliny w kościach z tempem ich tworzenia, by ustalić, jak duże dawki stosowali Nubijczycy. Sami Armelagos i Nelson podkreślają, że novum w prowadzonych od lat badaniach było zastosowanie precyzyjnej analizy chemicznej. Bez niej wnioski nie opierały się często na empirii, lecz na prawach logiki.

W kokonach os grzebaczowatych z rodzaju Philanthus występują Gram-dodatnie bakterie Streptomyces. Wytwarzają one 9 antybiotyków, które zabezpieczają owady przed atakiem patogenów. Naukowcy z Instytutu Ekologii Chemicznej Maxa Plancka w Jenie, Uniwersytetu w Ratyzbonie oraz Jena Leibniz Institute for Natural Product Research posłużyli się metodami obrazowania bazującymi na spektrometrii mas (obrazowaniem LDI). Dzięki temu mogli zademonstrować, w których rejonach zewnętrznej części kokonu żywych owadów znajdują się antybiotyki. Zastosowanie przez osy koktajlu złożonego z tylu substancji zapewnia ochronę przed całym wachlarzem szkodliwych mikroorganizmów. Wiele owadów spędza część swojego życia pod ziemią. Osy grzebaczowate ryją norki, w których rozwijające się larwy żywią się zakopanymi wraz z nimi sparaliżowanymi owadami. W wypełnionym materią organiczną podziemnym schronie panują jednak specyficzne warunki: jest gorąco i wilgotno, a to doskonałe warunki do rozwoju grzybów i bakterii, zagrażających zarówno nowemu pokoleniu os, jak i ich pożywieniu. Infekcje pleśniami dość często doprowadzają do śmierci larwy. Z tego powodu symbioza z promieniowcami zwiększyła szanse na przeżycie. Samice hodują bakterie z rodzaju Streptomyces w woreczkach gruczołów czułkowych i pokrywają nimi sufit komory wylęgowej. Larwy przenoszą potem bakterie do swoich kokonów. Dotąd nie było wiadomo, na czym dokładnie polega ich rola zabezpieczająca. Aleš Svatoš i Martin Kaltenpoth z Instytutu Maxa Plancka oraz ich zespół odkryli ostatnio, że symbionty wytwarzają aż 9 różnych antybiotyków. Po raz pierwszy biolodzy byli w stanie wyizolować te substancje w naturalnym środowisku, tj. w kokonie larwy. W ramach innych studiów udawało się jedynie wykryć antybiotyki po wyizolowaniu i sztucznej hodowli symbiontów. Niemcy zademonstrowali, że antybiotyki występują głównie w zewnętrznej warstwie kokonu, co zmniejsza ryzyko, że sama larwa ucierpi z powodu efektów ubocznych ich działania. Akademicy prowadzili testy z różnymi patogennymi grzybami i bakteriami. Stwierdzili, że streptochloryna i 8 piericydyn to naprawdę skuteczna broń przeciwko nim. Wspólnie mają szerokie spektrum działania, o którym można by tylko pomarzyć w przypadku pojedynczej substancji. Zakładamy, że symbioza ochronna, taka jak pomiędzy osami grzebaczowatymi a Streptomyces, jest w królestwie zwierząt bardziej rozpowszechniona niż wcześniej zakładano – podsumowuje Martin Kaltenpoth.

Związek wytwarzany przez bakterie glebowe Streptomyces może uszkadzać neurony produkujące dopaminę. Badacze z University of Alabama uważają, że ich działaniem można by wytłumaczyć przypadki choroby Parkinsona, w których nie da się wyróżnić czynnika genetycznego (PLoS ONE). Amerykanie sądzą, że w grę wchodzi związek nieznany jeszcze nauce, będący wtórnym metabolitem bakteryjnym. Eksperymenty laboratoryjne prowadzono na modelu zwierzęcym, a konkretnie z udziałem nicieni z gatunku Caenorhabditis elegans. Gdy wystawiano je na oddziaływanie wybranych szczepów bakteryjnych, zaczynały umierać ich neurony dopaminoergiczne. Generalnie nicienie miały się dobrze, lecz dochodziło do gwałtownego wymierania neuronów wydzielających jako neuroprzekaźnik dopaminę – tłumaczy dr Guy Caldwell z University of Alabama. Dalsze testy tajemniczego związku, prowadzone przy pomocy naukowców z Birmingham, wykazały, że na ludzkie komórki nerwowe działa on tak samo, jak na neurony C. elegans. Nicienie stanowią doskonały model wielu chorób, ponieważ są prostymi organizmami i łatwo je hodować, a jednocześnie występują u nich podstawowe neuroprzekaźniki, np. dopamina. Wyniki badań są na razie wstępne. Nie dysponując oczyszczonym związkiem, nie wiemy, czy jego ilość, z jaką ludzie stykają się ciągu całego życia, wystarczy do wywołania problemów [zdrowotnych] – zaznacza dr Julie Olson, współautorka studium. Biolodzy sądzą, że badana substancja bakteryjna zaburza działanie układu ATP-ubikwityna-proteasomy (ang. ubiquitin proteasome system, UPS). Mamy dowody komórkowe, że ten mechanizm może być zaburzony. W zwykłych okolicznościach pozbywa się on białek o nieprawidłowej budowie lub działaniu; w ramach wcześniejszych badań połączono go z rzadkimi postaciami genetycznymi parkinsonizmu. Pozostawione same sobie nieprawidłowe cząsteczki białek łączą się z innymi, tworząc ostatecznie rozbudowane kompleksy. Wiąże się to z uszkodzeniem neuronów i ich obumieraniem. Podczas eksperymentów biolodzy posłużyli się bakteriami glebowymi S. venezuelae. Wytwarzany przez nie metabolit zaburzał działanie UPS i powodował postępującą degenerację wszystkich uzwględnionych rodzajów neuronów, lecz najbardziej podatne na uszkodzenia wydawały się komórki nerwowe istoty czarnej (łac. substantia nigra). Analizy wykazały, że cząsteczki badanego związku są stabilne, lipofilne (wykazują powinowactwo do tłuszczów) i niewielkie.