Бурые медведи Швеции почти исчезли в начале 1900-х годов, став жертвами охотников за трофеями и рассерженных фермеров.
Усилия по охране природы постепенно вернули их обратно - вместе с неожиданным бонусом. ДНК из зубов животных теперь показывает, что почти сразу после внедрения антибиотиков в 1950-х годах эти препараты проникли даже в самые отдаленные шведские леса. Новое открытие может помочь ученым лучше понять распространение резистентности к антибиотикам - всемирную проблему, оказывающую серьезное влияние на здоровье человека. "[Это исследование] - действительно хороший пример того, как можно использовать древнюю ДНК для решения реальных задач", - говорит в интервью Science Джеймс Феллоуз Йейтс, археогенетик из Института Макса Планка.
Для сбора образцов микробиолог Джаэль Брили провела долгие часы, изучая черепа медведей из коллекции Шведского национального музея, датируемые 1842 годом, в поисках характерных пятен на зубах, которые указывают на наличие зубного камня. Такие отложения уже более 10 лет изучаются на людях, чтобы лучше понять особенности питания и здоровья. "У людей он выглядит как скопления, а у медведей - как светлая пленка на зубах", - говорит Брили. Брили и ее соавторы собрали материал от 82 медведей. Генетический анализ выявил разнообразные сообщества бактерий, живущих в микробиоме полости рта. Исследователи также обнаружили гены резистентности к антибиотикам.
Когда исследователи выстроили свои образцы по времени, результаты оказались ошеломляющими: резистентность к противомикробным препаратам, казалось, резко возросла по всей Швеции после внедрения антибиотиков в 1951 году. Как и большинство стран мира, Швеция была охвачена волной энтузиазма в отношении этих препаратов, их использовали повсеместно - от больниц до ферм, где их применяли для лечения болезней скота и стимулирования быстрого роста. К 1970 году Швеция производила более 40 000 килограммов антибиотиков в год.
Медвежьи зубы дают представление о том, что произошло дальше: широкое применение антибиотиков привело к росту числа бактерий, резистентных к антибиотикам. В период с 1951 по 1970 год бактерии в образцах кальцификатов содержали в два раза больше генов резистентности к антибиотикам, чем в кальцификатах до эпохи антибиотиков, сообщают исследователи в журнале Current Biology.
"Когда люди начинают использовать антибиотики, антибиотики попадают в окружающую среду",
- говорит соавтор исследования Катерина Гущански, генетик из Уппсальского университета. Гущански говорит, что медведи служат своего рода мерилом более масштабной проблемы: устойчивости к антибиотикам, которую ВОЗ называет "одной из самых больших угроз для глобального здравоохранения, продовольственной безопасности и развития". Повсеместное распространение генов резистентности к антибиотикам отражается на здоровье человека, создавая резервуары бактерий, способных выживать даже при применении самых сильных лекарственных препаратов.
К удивлению ученых, даже у медведей, живущих в сотнях километров от человеческих поселений, в зубном камне было почти столько же устойчивых к антибиотикам бактерий, сколько у медведей, живущих ближе к людям. В исследовании не указывается, как это произошло, но Гущански и Брили предполагают, что стоки с ферм могли загрязнить источники водоснабжения, или же голодные медведи могли питаться добычей с содержанием антибиотиков. "Что бы ни произошло", - говорит Гущански, - "это распространилось по всему региону".
Использование ДНК из образцов животных для оценки изменений окружающей среды открывает большие перспективы, говорит Дэвид Дьез дель Молино, палеогенетик из Центра палеогенетики в Стокгольме. "Использование исторических образцов для получения информации, которую невозможно получить другим способом, является ключевым моментом. Это делает данное исследование действительно выдающимся". Феллоуз Йейтс согласна, особенно когда речь идет о понимании того, как организмы реагируют на загрязнение окружающей среды с течением времени. "Здесь есть много возможностей".
У истории с резистентностью к антибиотикам есть и неожиданный счастливый конец. Швеция ограничила использование этих препаратов в животноводстве в 1986 году и начала регулировать продажу антибиотиков для людей и животных в 1995 году. После этого производство и использование антибиотиков в стране значительно сократилось. Эта тенденция прослеживается и у медведей: у животных, живших в середине 2000-х годов, было обнаружено меньше маркеров устойчивости к антибиотикам. Для Гущански это признак того, что природа может исцелять. "Мы всегда думаем о том, что люди все портят", - говорит она. "Но когда люди поступают правильно, есть шанс обратить последствия вспять - по крайней мере, в данном случае".
