Bacterie prinsă în ghețarul unei grote din România, rezistentă la antibiotice moderne și bogată în gene necunoscute

Sursa foto: Sciencedaily

O descoperire în ghețarul din Peștera Scărișoara aruncă lumină asupra anticelor mecanisme de rezistență

În inima Peșterii Scărișoara, cercetători români au identificat o bacterie izolată dintr-un strat de gheață vechi de 5.000 de ani care surprinde prin capacitatea sa de a rezista la numeroase antibiotice folosite în prezent. Descoperirea, publicată în Frontiers in Microbiology, nu doar pune în evidență faptul că rezistența la antibiotice are rădăcini mult mai vechi decât era antibioticelor moderne, ci şi deschide perspective pentru identificarea unor enzime şi compuși cu potențial biotehnologic.

Contextul și importanța mediului de conservare

Ghețarii subterani reprezintă medii extreme care păstrează în stare viabilă sau într-o formă conservată material genetic vechi de mii de ani. Echipa de cercetare a forat un carote de gheață de 25 de metri dintr-o secțiune denumită „Great Hall” (Marea Sală) din Peștera Scărișoara, obținând astfel un registru înghețat care acoperă aproximativ 13.000 de ani. Mostrele de gheață au fost ambalate în pungi sterile și transportate în condiții congelate până la laborator pentru a evita orice contaminare modernă.

Un străin rece: Psychrobacter SC65A.3

Bacteria descoperită a fost identificată ca aparținând genului Psychrobacter și etichetată drept SC65A.3. Acești microbi adaptați la temperaturi scăzute sunt cunoscuți pentru capacitatea lor de a supraviețui în condiții extreme, iar unii membri ai acestui gen pot cauza infecții la oameni sau animale. Totuși, multe dintre speciile Psychrobacter sunt și considerate importante pentru aplicații biotehnologice.

Analizele genomice efectuate asupra tulpinii SC65A.3 au scos la iveală un profil complex: mai mult de 100 de gene legate de rezistență la antimicrobiene și aproape 600 de gene cu funcții necunoscute. De asemenea, cercetătorii au identificat 11 gene care ar putea avea capacitatea de a ucide sau inhiba bacterii, fungi și chiar viruși.

Rezistența la antibiotice: teste și rezultate

Echipa a supus tulpina SC65A.3 unui set extins de teste de sensibilitate, investigând reacția sa la 28 de antibiotice din 10 clase diferite — medicamente folosite frecvent sau rezervate pentru infecții bacteriene grave. Acest demers a permis compararea mecanismelor de rezistență prezise din datele genomice cu rezultatele obținute în laborator.

Conform autorilor studiului, SC65A.3 prezintă rezistență la 10 dintre antibioticele testate, printre care se numără medicamente utilizate pentru tratarea unor afecțiuni severe, precum tuberculoza, colita sau infecțiile urinare. Exemple menționate în raport includ rifampicină, vancomicină și ciprofloxacină. În plus, SC65A.3 este prima tulpină de Psychrobacter raportată ca rezistentă la anumite antibiotice folosite frecvent, precum:

• trimetoprim
• clindamicină
• metronidazol

Aceste medicamente sunt, în practica clinică, utilizate pentru tratarea infecțiilor tractului urinar și a infecțiilor care afectează plămânii, pielea, sângele și aparatul reproducător. Cadrul în care aceste gene de rezistență se găsesc într-o bacterie conservată în gheață de mii de ani sugerează că mediile reci pot servi drept rezervoare naturale de gene de rezistență, care la un moment dat ar putea fi transferate către bacterii contemporane.

Potrivit oamenilor de știință

Dr. Cristina Purcarea, cercetător principal la Institutul de Biologie București al Academiei Române, subliniază contradicția descoperirii: „Tulpina bacteriană Psychrobacter SC65A.3 izolată din Peștera Scărișoara, în ciuda originii sale antice, prezintă rezistență la multiple antibiotice moderne și poartă peste 100 de gene legate de rezistență. Dar ea poate, de asemenea, să inhibe creșterea unor «superbugs» rezistenți la antibiotice și a manifestat activități enzimatice importante cu potențial biotehnologic.”

Riscuri și oportunități: topirea gheții și potențialul biotehnologic

Descoperirea ridică două tipuri de preocupări: unul de natură epidemiologică și unul de natură utilitară pentru știință și industrie. În primul rând, oamenii de știință avertizează că, odată cu topirea ghețarilor și a depozitelor de gheață subterană ca urmare a schimbărilor climatice, microorganisme păstrate în aceste medii ar putea fi eliberate în mediul contemporan. Dacă astfel de microbi sau gene de rezistență ar intra în contact cu bacterii moderne, ar putea contribui la răspândirea rezistenței la antibiotice, agravând astfel o problemă globală deja în creștere.

Pe de altă parte, aceste microorganisme antice pot fi o sursă prețioasă de molecule cu activitate antimicrobiană sau enzime care funcționează la temperaturi scăzute. Genomul lui SC65A.3 conține aproape 600 de gene necunoscute, ceea ce sugerează un tezaur de funcții biologice neexplorate. De asemenea, identificarea a 11 gene cu potențial antimicrobian deschide posibilitatea descoperirii unor compuși naturali capabili să inhibe bacterii, fungi sau viruși, compuși care ar putea inspira noi antibiotice, enzime industriale sau alte inovații biotehnologice.

Implicarea practică și măsuri de precauție

Autorii studiului reamintesc că, deși aceste descoperiri sunt valoroase pentru știință, manipularea acestor organisme necesita măsuri de securitate și de laborator adecvate pentru a preveni orice răspândire necontrolată. Dr. Purcarea atrage atenția asupra nevoii de precauție: „Dacă topirea gheții eliberează acești microbi, genele ar putea fi transferate către bacterii moderne, adăugând la provocarea globală a rezistenței la antibiotice. Pe de altă parte, ei produc enzime unice și compuși antimicrobieni care ar putea inspira noi antibiotice, enzime industriale și alte inovații biotehnologice.”

Despre studiul publicat și echipa de cercetare

Articolul care documentează această descoperire se intitulează „First genome sequence and functional profiling of Psychrobacter SC65A.3 preserved in 5,000-year-old cave ice: insights into ancient resistome, antimicrobial potential, and enzymatic activities” și a apărut în revista Frontiers in Microbiology. Autorii principali ai studiului sunt Victoria Ioana Paun, Corina Itcus, Paris Lavin, Mariana Carmen Chifiriuc și Cristina Purcarea. Referința științifică menționează DOI-ul asociat lucrării: 10.3389/fmicb.2025.1713017.

Metodologic, cercetătorii au urmat un protocol riguros de extragere și conservare a probelor pentru a evita contaminarea modernă: forarea carotei de 25 de metri, ambalarea în condiții sterile, transportul congelat, izolarea tulpinilor bacteriene și secvențierea genomică pentru identificarea genelor asociate adaptării la frig, a genelor legate de rezistența antimicrobiană și a celor cu activitate antimicrobiană sau enzimatică. Testele fenotipice au inclus expunerea SC65A.3 la un panou de 28 de antibiotice reprezentative pentru diferite clase terapeutice.

Ce înseamnă pentru cercetare și sănătate publică

Rezultatele obținute aduc dovezi suplimentare că rezistența la antibiotice nu este un fenomen exclusiv modern, indus de utilizarea pe scară largă a antibioticelor în medicină și agricultură, ci și un proces natural care a evoluat în medii diverse de-a lungul mileniilor. Înțelegerea modului în care aceste gene s-au format, s-au menținut și s-ar putea transfera între microorganisme este esențială pentru gestionarea riscurilor actuale legate de rezistența antimicrobiană.

În același timp, resursele genetice recuperate din medii extreme oferă oportunități pentru descoperiri care pot revoluționa anumite sectoare: producerea de noi antibiotice, dezvoltarea de enzime eficiente la temperaturi scăzute pentru aplicații industriale sau descoperirea de molecule cu proprietăți antivirale sau antifungice. Studiul genomei SC65A.3, cu numeroase gene necunoscute, reprezintă un teren fertil pentru cercetări viitoare.

Legături către sursele studiului

Pentru detalii suplimentare privind raportul de presă al revistei Frontiers și pentru acces la referința științifică, sunt disponibile materialele editoriale ale instituției care a pus la dispoziție informațiile:

Comunicatul Frontiers privind descoperirea bacteriei antice rezistente la antibiotice

Lucrarea științifică este citată cu DOI-ul: 10.3389/fmicb.2025.1713017

Descoperirea din Peștera Scărișoara reafirmă rolul mediilor extreme ca arhive ale biodiversității microbiene și atrage atenția asupra necesității de a îmbina cercetarea fundamentală cu măsuri stricte de biosecuritate. Pe măsură ce schimbările climatice afectează depozitele de gheață, astfel de investigații devin tot mai importante pentru a înțelege atât riscurile, cât și oportunitățile pe care le ascund microorganismele vechi.