Бактерия из 5000-летнего льда устойчива к 10 антибиотикам — и может подсказать новые

Что это такое

Представьте, что вы достаёте из морозилки кусок льда, которому пять тысяч лет, и обнаруживаете внутри живую бактерию. Живую — в том смысле, что она прекрасно просыпается, размножается и чувствует себя отлично. Примерно это и произошло в Румынии, в пещере Скэришоара в горах Апусень.

Исследователи из Института биологии в Бухаресте под руководством Кристины Пурчареи извлекли из льда возрастом около 5000 лет микроорганизм с труднопроизносимым именем Psychrobacter sp. SC65A.3. Образец взяли с глубины 25 метров в 13-тысячелетнем ледяном керне — примерно тогда, когда в Месопотамии только изобретали письменность, этот микроб уже был замёрзшим. Когда его разморозили и дали питательную среду, он ожил. А потом выяснилось, что он устойчив к десяти антибиотикам из восьми разных классов. Причём к антибиотикам, которые он никогда в жизни не видел.

Это звучит пугающе. Но история оказалась куда сложнее и интереснее, чем просто «опасный микроб вырвался из льда».

Как работает устойчивость к антибиотикам

Чтобы понять, почему древняя бактерия умеет сопротивляться современным лекарствам, нужно разобраться с одним важным заблуждением. Многие думают, что антибиотикорезистентность — это побочный эффект нашей медицины, что это мы «натренировали» микробов в больницах и фермах. Это не совсем так.

Антибиотикорезистентность — способность микроорганизма выживать в присутствии антибиотика, который в норме должен его уничтожить. Достигается через различные механизмы: разрушение молекулы антибиотика, изменение мишени, откачка вещества из клетки.

Антибиотики — это не человеческое изобретение. Грибы и бактерии вырабатывали их миллиарды лет, чтобы конкурировать друг с другом в почве, воде, кишечниках животных. Пенициллин мы скопировали у плесени Penicillium. Стрептомицин — у почвенных бактерий. И одновременно с оружием эволюция создавала защиту от него. Гены устойчивости — это древнейшие молекулярные механизмы, выработанные задолго до того, как люди начали лечить инфекции.

Поэтому румынская находка не удивила учёных с точки зрения факта — удивил масштаб. Геном Psychrobacter SC65A.3 содержит более 100 генов, связанных с устойчивостью к антимикробным препаратам. Среди них — ampC (разрушает антибиотики типа пенициллина), gyrA, gyrB, parC, parE (меняют мишени для фторхинолонов), rpoB (устойчивость к рифампицину), tetA, tetC (выкачивают тетрациклины из клетки), mcr-1 (защита от антибиотиков «последней линии» — полимиксинов) и другие.

Но это ещё не всё. У бактерии обнаружили 45 генов для адаптации к экстремальным условиям — холоду, теплу, осмотическому стрессу. Пять тысяч лет во льду — это серьёзная школа выживания. И около 600 генов с неизвестной функцией: что они делают, пока никто не знает.

Где кроется угроза — и где надежда

Сам по себе Psychrobacter SC65A.3, вероятно, не опасен для здоровых людей. Это холодолюбивый пещерный микроб, далёкий от условий человеческого тела. Проблема в другом.

Горизонтальный перенос генов — процесс, при котором бактерии обмениваются фрагментами ДНК напрямую, не через размножение. Один микроб буквально может «подарить» соседу ген устойчивости к антибиотику.

Когда древние бактерии из тающего льда или вечной мерзлоты попадают в окружающую среду, они встречаются с современными микробами, в том числе с патогенами. Через горизонтальный перенос генов они способны передавать им свои гены устойчивости. Это как если бы старинный замок с уникальным механизмом замка вдруг стал шаблоном для копирования в современных сейфах.

Масштаб таяния делает это не теоретической проблемой. По современным оценкам, ежегодно из тающего льда и вечной мерзлоты высвобождается около 4 секстиллионов (4 × 10²¹) микроорганизмов. В 2021 году анализ 13 исследований по вечной мерзлоте выявил 1043 гена антибиотикорезистентности в замороженных образцах. А в 2016 году в Сибири произошла реальная вспышка сибирской язвы — из-за туши оленя, пролежавшей в вечной мерзлоте 75 лет и оттаявшей жарким летом.

Но у истории есть вторая сторона. Исследователи обнаружили в геноме Psychrobacter SC65A.3 одиннадцать генов, продукты которых способны убивать или подавлять других микробов. И не каких-нибудь, а конкретно 14 представителей группы ESKAPE — наиболее опасных патогенов современности, включая золотистый стафилококк MRSA и Acinetobacter baumannii, которые печально известны именно своей устойчивостью к антибиотикам.

ESKAPE-патогены — группа из шести-восьми бактерий (Enterococcus, Staphylococcus aureus, Klebsiella, Acinetobacter, Pseudomonas, Enterobacter и другие), ответственных за большинство тяжёлых госпитальных инфекций в мире. Аббревиатура отражает их способность «ускользать» (escape) от антибиотиков.

Иначе говоря, в геноме древнего микроба одновременно живут щит и меч. Механизмы, которые позволяли ему выжить в конкурентной микробной среде пещеры, — это потенциальный источник новых антимикробных препаратов. А 600 генов с неизвестной функцией — это библиотека, которую ещё только предстоит прочитать.

Актуальные исследования

Это не первая работа, указывающая на то, что вечная мерзлота и древний лёд — резервуары антибиотикорезистентности. Ещё в 2011 году группа Жерара Райта опубликовала в журнале Nature исследование с говорящим названием «Антибиотикорезистентность — явление древнее»: они нашли функциональные гены устойчивости в образцах пермафроста возрастом 30 000 лет, задолго до появления медицинских антибиотиков.

Нынешняя работа, опубликованная в 2025 году в Frontiers in Microbiology, — первый полный геномный анализ бактерии вида Psychrobacter, выделенной именно из ледяной пещеры. Команда не просто определила устойчивость к антибиотикам, но и секвенировала полный геном и провела функциональный скрининг — то есть проверила, какие именно вещества микроб реально выделяет и против кого они работают.

Важный контекст: устойчивость к третьему поколению цефалоспоринов, фторхинолонам, аминогликозидам и рифампицину — это не устойчивость к устаревшим препаратам. Это устойчивость к антибиотикам, которые прямо сейчас применяются в клиниках по всему миру для лечения тяжёлых инфекций.

Что впереди

Находка из пещеры Скэришоара ставит несколько вопросов, ответов на которые у науки пока нет. Насколько активно горизонтальный перенос генов происходит в реальных условиях таяния — в почве, воде, пищевых цепочках? Сколько именно из 600 генов с неизвестной функцией скрывают потенциальные антимикробные соединения? Можно ли масштабировать поиск новых антибиотиков в мировых коллекциях образцов вечной мерзлоты и древнего льда?

Одно очевидно: древние микробы — это не просто курьёз. Это архив решений, которые жизнь вырабатывала миллионы лет для того, чтобы выжить в условиях жёсткой химической войны. Часть этих решений угрожает нашей медицине. Другая часть может её спасти. Эта логика — расшифровать молекулярные инструменты, которые природа оттачивала миллионы лет, — работает не только в медицине. Молекулярный механизм прочности паучьего шелка

оказался столь же неожиданным, как и арсенал пещерной бактерии. Лёд тает — и у нас есть шанс прочитать этот архив раньше, чем он растворится в реках.