Para ilmuwan menemukan waktu evolusi bakteri 'pemakan daging'

Sebuah studi baru, yang diterbitkan minggu ini dalam Prosiding National Academy of Sciences, menemukan bahwa waktu yang diperlukan untuk apa yang disebut "bakteri karnivora" untuk beralih dari organisme yang tidak berbahaya menjadi agen infeksi yang mengerikan adalah sekitar 35 tahun. Dalam periode evolusi ini, masih ada empat mutasi, menurut penelitian.

Temuan ini sudah dianggap sebagai bagian dari penelitian terbesar yang pernah diterbitkan pada genom bakteri, lebih fokus pada jenis ini yang menakutkan dan dapat menyebabkan banyak orang mati.

Terlepas dari namanya, bakteri "pemakan daging" - streptokokus - tidak benar-benar mengonsumsi daging manusia. Apa yang mereka lakukan adalah membuat protein yang memecah molekul kulit, lemak, pembuluh darah dan otot dalam suatu proses yang menyebabkan daging mengalami nekrosis dengan cepat, sehingga menimbulkan infeksi serius yang disebut necrotizing fasciitis.

Penyakit ini sangat sulit untuk diobati dan walaupun beberapa antibiotik yang kuat dapat menyelesaikan beberapa kasus, cangkok kulit dan amputasi cukup umum pada orang yang terinfeksi. Lebih buruk lagi, fasciitis menyebabkan kematian 70% kasus jika tidak diobati.

Proses belajar

Untuk mengetahui bagaimana bakteri berevolusi, para peneliti menganalisis genom lebih dari 3.615 strain berbasis populasi streptokokus. Sebagian besar organisme ini tidak membuat manusia sakit, tetapi beberapa dapat menyebabkan konjungtivitis infeksi, meningitis dan pneumonia.

Namun, strain yang paling terkenal dalam survei mungkin adalah streptokokus grup A, yang cenderung mencemari penyakit nekrotikans. "Kami membutuhkan data sebesar ini untuk mengklarifikasi apa yang terjadi pada patogen pembunuh ini, " James Musser, seorang ahli penyakit menular di Institut Metodis Penelitian Houston dan rekan penulis penelitian, mengatakan kepada The Verge.

Setelah para peneliti mengumpulkan semua data historis genom, mereka memasukkannya ke dalam konstruksi jam molekuler. Akibatnya, setiap perubahan dalam genom bakteri membawa para ilmuwan lebih dekat untuk menemukan dengan tepat mutasi yang memungkinkan patogen menjadi berbahaya.

"Dengan bekerja dengan data evolusi, kami dapat menentukan bahwa empat perubahan genetik mendasar telah terjadi, " kata Musser.

Mutasi

Dua mutasi pertama muncul setelah satu garis sel progenitor terinfeksi dengan dua jenis virus. "Bakteri juga dapat memiliki infeksi virus dan virus ini telah menginfeksi gen dengan menyandikan racun baru, yang kemudian dapat diintegrasikan oleh bakteri ke dalam DNA mereka sendiri, " kata peneliti James Musser.

Mutasi ketiga melibatkan pergeseran nukleotida tunggal - nukleotida adalah subunit dari DNA dan RNA - yang memungkinkan bakteri untuk menghasilkan racun yang lebih baik daripada yang ada sebelumnya. "Itu hanya perubahan asam amino dalam racun yang terjadi sekitar tahun 1960 atau 1970, " kata Musser.

Akhirnya, peristiwa mutasi terakhir adalah transfer gen dengan bakteri lain yang terjadi sekitar tahun 1983. Menurut peneliti, itu menyediakan bakteri dengan kemampuan untuk menyandikan dua racun yang membunuh sel dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada sebelumnya. .

"Seluruh proses yang dilalui tubuh adalah mencari tahu bagaimana membuat lebih banyak racun atau bagaimana membuatnya dalam jumlah yang meningkat. Bakteri pemakan daging benar-benar menghasilkan lebih dari 90 jenis racun, tetapi kombinasi empat mutasi inilah yang membuatnya sangat menghancurkan, ”kata Musser.

Berita berbahaya di masa depan?

Yang paling mengejutkan tentang hasil penelitian ini, menurut para peneliti, adalah bahwa keempat mutasi terjadi dalam satu garis sel nenek moyang tunggal dan tidak ada yang berubah dengan cara ini. "Seiring waktu, ada sel yang secara berurutan memperoleh berbagai pelengkap ini sehingga pada akhirnya, ketika ada mutasi keempat, itu menciptakan streptokokus beracun, " kata pemimpin penelitian.

Sekarang tim ingin mempelajari lebih lanjut asal-usul bakteri karnivora dan menyelidiki mengapa bakteri itu menyebar begitu cepat di seluruh dunia. Namun, semua yang telah ditemukan sekarang cukup mencerahkan.

“Apa yang dapat dibangun oleh para ilmuwan ini dengan jadwal mutasi yang terperinci sangat luar biasa. Ini adalah organisme patogen yang berevolusi dari sesuatu yang tidak patogen, dan kemudian berubah menjadi sesuatu yang sangat menular. Dan sekarang kita tahu bagaimana itu terjadi, ”kata David Morens, seorang ahli epidemiologi di National Institute of Health, yang tidak berpartisipasi dalam penelitian ini.

Patrick Schlievert, ahli mikrobiologi Universitas Iowa yang menulis artikel pertama untuk menggambarkan bakteri karnivora pada tahun 1987, setuju dengan Morens. Dia mengatakan kepada The Verge bahwa strain baru bakteri karnivora kemungkinan akan muncul 35 tahun sejak 1987, yaitu pada tahun 2022.

"Tapi saya tidak bisa mengatakan seperti apa nanti atau di mana itu akan dimulai, hanya saja itu akan terjadi, " kata Patrick Schlievert. Dia mengatakan para ilmuwan harus menemukan cara untuk mencegah penyebaran bakteri ini.