Гмо и кишечная палочка

Два исследования, опубликованные в течение последних шести месяцев, свидетельствуют о тревожных выводах: гербициды основанные на глифосате, такие как Roundup по всей видимости, подавляют рост полезных кишечных бактерий, что приводит к небывалому росту чрезвычайно патогенных бактерий.

В начале этого года в статье под названием: «Примените меры к модифицированному корму для животных», мы сообщали о новом исследовании, которое выявило, что гербициды основанные на глифосате такие как Roundup могут способствовать чрезмерному росту вредных бактерий в кишечнике. Подавляя рост полезных бактерий и стимулируя рост патогенных, в том числе опасных бактерий клостридиум ботулинум, ГМ сельское хозяйство во всем мире может способствовать тревожному росту инфекционных бактерий, устойчивых к обычным антибиотикам, таких как: метициллин-резистентный золотистый стафилококк, карбапенема-устойчивая энтеробактерия, которые недавно директор CDC назвал «кошмарными бактериями».

Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Anaerobe под названием: «Глифосат подавляет антагонистический эффект Enterococcus SPP на клостридиум ботулинум», подтверждает способность этого гербицида отрицательно влиять на количество бактерий в кишечнике (т.е. порождать дисбактериоз). (1) Пытаясь объяснить, почему бактерии клостридиум ботулинум связаны с болезнями крупного рогатого скота возросшими за последние 10-15 лет среди германского крупного рогатого скота, исследователи предположили, что, поскольку нормальная кишечная флора является важным фактором в нейтрализации бактерий клостридиум ботулинум, возможно прием сильных биоцидов, таких как глифосат найденный в трансгенном корме крупного рогатого скота, помог сократить свои естественные, кисломолочные бактерии, благодаря которым иммунная система смогла бы противостоять болезнетворным микробам.

Они сообщили о токсичности глифосата к бактериям Enterococcus, наиболее распространенному виду кисломолочных бактерий в желудочно-кишечном тракте крупного рогатого скота, и пришли к выводу, что «Прием этого гербицида может быть главным причиной увеличения количества бактерий клостридиум ботулинум, связанных с заболеваниями среди крупного рогатого скота».

Конечно, последствия этого открытия выходит за рамки здоровья крупного рогатого скота или домашней птицы. Большинство потребителей, которые даже не знают, что они ежедневно едят продукты, полученные на основе ГМО (трансгенной сои, рапса), тем самым подвергаются воздействию остатков глифосата круглый год. Кроме того, животных кормят ГМ-растениями на которых распыляют Roundup, высокотоксичные химикаты, что также добавляет нагрузку на флору кишечника потребителя.

Глифосат — это биоцид широкого спектра. Это означает, что он убивает не только «сорняки», которые конкурируют с генетически модифицированными растениями, устойчивыми к нему. В самом деле, было зафиксировано токсичное воздействие Глифосата на ДНК человека при концентрации в 450-раз ниже концентрации, разрешенной и используемой в сельском хозяйстве. (2) В сочетании с добавками и другими так называемыми «неактивными» ингредиентами, глифосатные компоненты являются гораздо более токсичные, чем их составные ингредиенты, взятые в отдельности. (3) Исследование 2012 года, опубликованное в журнале Environmental Monitoring and Assessment установило, что гербицид Roundup имеет ДНК-пагубные последствия для рыб при кратковременном воздействии с низкой концентрацией (6,67 мкг / л). (4)

Одно из наиболее серьезных побочных эффектов напрямую зависящий от глифосата и относится к теме этой статьи, является его прямое и разрушительное воздействие на плодородие почвы. В более раннем исследовании, было показано, что гербицид Roundup оказывает негативное воздействие на микробиологическое разнообразие почвы, а также на микроорганизмы, задействованные в переваривании пищи, и определенно на бактерии в сырых и переработанных продуктах. (5)

Одним из главных выводов этого открытия является то, что многие из полезных бактерий, которых порядка 100 триллионов в нашем кишечнике, нужны нам для поддержания нашего здоровья и часть их мы получаем из нашей пищи, и эти продукты богатые подобными бактериями помогают поддерживать флору в нашем кишечнике, а исчезновение ключевых полезных микроорганизмов из почвы, скорей всего, приведет к серьезному нарушению сформированной инфраструктуры бактерий в человеке и, следовательно, к ухудшению нашего здоровья.

Мы должны отказаться от методов ведения сельского хозяйства связанных с ГМО или столкнуться с ужасными последствиями.

Мы конечно должны тщательно изучить происхождение нашей пищи. Обычно продукты животного происхождения получаются в результате применения современных методов ведения сельского хозяйства, которые тесно связаны с использованием фабричных удобрений и как ни странно — обработанных сточных вод с фекалиями человека. Сегодня экскременты животных и человека является чрезвычайно токсичными и содержит большое количество химических веществ, фармацевтических препаратов, гормонов и устойчивых к антибиотикам бактерий и связанных с ними болезнетворных микроорганизмов, которые загрязняют нашу пищу и наши организмы.

Мы должны придерживаться простой концепции, что болезнь в первую очередь вызывается микробами и не нужно уделять основное внимание на усиление иммунной защиты организма, мы должны радикально поменять наше сознание, если мы хотим выжить и не уничтожить нашу биосферу, а также полностью воздерживаться от поддержки, покупки, потребления продуктов питания, полученных из ГМО. Наш организм буквально соткан из молекул нашей планеты. И поэтому, когда мы отравляем и генетически модифицируем нашу среду, мы отравляем и генетически модифицируем себя.

Источники:
1. Моника Крюгер, Авад Али Шехата, Виланд Шредл, Арне Родлофф. Глифосат подавляет антагонистический эффект Enterococcus SPP на клостридиум ботулинум. Anaerobe, 6 февраля 2013. Epub, 6 февраля 2013. PMID: 23396248
2. GreenMedInfo.com. Исследование: Раундап с 450-разбавлением все еще токсичен для ДНК, 15 февраля 2012.
3. GreenMedInfo.com. Исследование: Токсичность гербицида Раундап значительно занижена, 15 октября 2012.
4. Environ Monit Assess. Апрель 2013; 185 (4):3201-7. DOI: 10.1007/s10661-012-2783-x. Epub, 22 июля 2012
5. Эмили Клэр, Лаура Линн, Карин Треверт, Кэролайн Эмиль, Жиль-Эрик Сералини, Жан-Мишель Панофф. Эффект Раундапа и глифосата на три пищевых микроорганизма… Microbiol, 24 февраля 2012. Epub, 24 февраля 2012. PMID: 22362186

Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580,
выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

Скромная бактерия за полстолетия с момента ее открытия в конце XIX в. стала настоящей волшебной палочкой для молекулярной биологии. Сейчас результаты опытов с ее использованием занимают главы и тома профессиональных и популярных изданий. Конечно, в нашем путеводителе по модельным организмам E. coli должна была занять свое почетное место.

Escherichia и Eschrichtius — Болезнь путешественников — Главная модельная бактерия — Учебник молекулярной генетики — Невезение с CRISPR/Cas

Кишечная палочка — один из первых мемов, с которым сталкиваются дети при знакомстве с биологией (рис. 1а). Запоминающееся, простое и забавное название. Помню, как узнал в детстве, что эта палочка может быть опасной — кто-то мучился животом, а родители сказали, что, наверное, кишечная палочка! Позже, уже в старшей школе, я узнал латинское название этой бактерии, и оно меня удивило, оказавшись каким-то не очень латинским. Оказывается, австрийский педиатр Теодор Эшерих (рис. 1б), который впервые выделил эту палочку из содержимого кишечника в 1885 году, вначале назвал ее благозвучно — Bacterium coli, что означает просто «кишечная бактерия». После ожидаемого пересмотра классификации бактерий род переименовали в честь первооткрывателя. По анекдотическому совпадению очень созвучно — Eschrichtius — называется одно из самых крупных существ на земле — серый кит (рис. 1в). Правда, этого гиганта так назвали в честь другого ученого — датского зоолога Даниэля Эшрихта, работавшего на полвека раньше (рис. 1г). В этом плане другой важной палочке — сенной — повезло больше, поскольку она до сих пор называется Bacillus subtilis, что в переводе — тонкая палочка.

Кишечная палочка живет… правильно, в кишечнике человека, составляя по численности не более 0,1% нормальной микрофлоры. Как и многие микроорганизмы, эта грамотрицательная палочка очень изменчива и из дружественного — комменсального — компонента микрофлоры кишечника зачастую превращается во вредный — патогенный. Практически каждый сталкивался с «колийной» инфекцией. Например, именно эшерихия вызывает большинство случаев диареи путешественников. В приморских районах местные жители иммунны к штаммам кишечной палочки, населяющим источники воды, поэтому от них страдают туристы. Одним из параметров качества питьевой воды считается косвенный показатель содержания в ней клеток кишечной палочки — так называемый коли-титр. Как и многие патогенные бактерии, кишечная палочка охотно приобретает свойства множественной устойчивости к антибиотикам . Так, в мире растет число случаев возвратного цистита [1] — воспаления мочевого пузыря — и других инфекций, вызванных мультирезистентными штаммами E. coli.

Зачем же такую опасную бактерию сделали модельной? Дело в том, что в условиях культивирования кишечная палочка часто теряет патогенность, становится неспособной жить в естественных для себя условиях (то есть одомашнивается). И этим свойством в 1940-е годы воспользовались микробиологи, проведя с лабораторными штаммами E. coli (например, со знаменитым штаммом К12) много прорывных для науки экспериментов.

Так, манипулируя мутированными штаммами кишечной палочки, которые уже научились получать при помощи облучения, Джошуа Ледерберг и Эдуард Лаури Тейтем в 1947 году обнаружили способность разных штаммов обмениваться генетическим материалом и спасать друг друга от образовавшихся дефектов, проявлявшихся в неспособности расти на минимальной питательной среде. Так был открыт процесс конъюгации бактерий, который затем послужил важным инструментом для картирования бактериального генома . Ведь тогда это можно было делать только косвенными, микробиологическими методами — сама природа генетического кода была неизвестна.

С начала 1950-х годов исследования по молекулярной генетике с использованием кишечной палочки и ее вирусов в качестве основного инструмента росли как снежный ком. Не будет преувеличением сказать, что к 70-м годам E. coli написала учебник молекулярной генетики! Вспомним открытие генетического кода, в котором участвовало несколько коллективов физиков и молекулярных биологов, в том числе Френсис Крик, Георгий Гамов и другие выдающиеся люди того времени [6]. Основные эксперименты по расшифровке кода велись на бесклеточных лизатах кишечной палочки.

Одновременно (или вскоре после этого) с помощью штаммов эшерихии были заложены основы современной молекулярной биологии. Французы Франсуа Жакоб и Жак Моно на примере лактозного оперона — серии генов E. coli, кодирующих каскад расщепления сахара лактозы, — раскрыли механизмы регуляции генной экспрессии — «самовыражения» генетического материала в виде работы белков, в данном случае — ферментов. На материале кишечной палочки описаны все процессы передачи информации в клетке: так называемые матричные процессы — репликация ДНК, транскрипция и трансляция. Я помню, как в университете на микробиологии нам раздали учебники Стента и Кэлиндара по молекулярной генетике, издания, кажется, 1981 года. Вначале было непонятно, почему это нужно для микробиологии, а потом оказалось, что материал учебника — кстати, очень непростой для восприятия второкурсника — на две трети описывает эксперименты, проведенные на кишечной палочке и ее вирусах.

Позднее обнаружилось, что E. coli хорошо подходит для зародившейся в 1960–1970-е годы биотехнологии [7]. Бактерия хорошо переносит введение в свою клетку гетерологичных (то есть чужеродных) генов и во многих случаях способна синтезировать их продукты без вреда для себя. Белки, полученные таким способом, стали называть рекомбинантными, и теперь они широко используются в медицине и других практических задачах.

Кишечная палочка — возможно, самый исследованный организм с точки зрения молекулярной биологии. Тем не менее у элементов ее генома до сих пор обнаруживают новые свойства. Это одновременно плохо (как же мало мы знаем!) и хорошо (будет чем заняться!). Совсем недавно на защите диссертации я услышал о том, как у одной из генных кассет эшерихии, участвующей в каскаде переработки сульфолипидов, также обнаружена и лактазная активность [8]. До этого такая активность была известна только у знаменитого лактозного оперона Жакоба и Моно, описанного в 1961 году!

Кажется, что E. coli — модельный организм без недостатков. Тем не менее биотехнологам не повезло, что у этой бактерии от природы нет системы бактериального иммунитета CRISPR/Cas [9], о которой я уже упоминал в эссе о бактериофаге лямбда [3]. Именно поэтому эту систему, ныне незаменимую в генной инженерии, открыли относительно поздно.

Кишечная палочка-выручалочка — это здорово (рис. 2). Но теперь пора переместиться в мир ядерных организмов. Удобным инструментом для молекулярной биологии и генетики эукариот оказались одноклеточные грибы — дрожжи — и гаплоидный плесневый гриб — нейроспора. Как они дошли до такой одноклеточной и гаплоидной жизни и что было открыто с их помощью — читайте в следующем материале нашего путеводителя по модельным организмам через месяц.

Благодарность

Автор благодарит своего друга — биоинформатика Анну Казнадзей (ИППИ РАН) за ее увлекательный рассказ о новом «лактозном опероне» кишечной палочки, в открытии которого она участвовала.

1. Florian Hitzenbichler, Michaela Simon, Thomas Holzmann, Michael Iberer, Markus Zimmermann, et. al.. (2018). Antibiotic resistance in E. coli isolates from patients with urinary tract infections presenting to the emergency department. Infection. 46, 325-331;
2. Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней;
3. Модельные организмы: фаг лямбда;
4. 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть I, историческая;
5. Молекулярная биология;
6. У истоков генетического кода: родственные души;
7. Биотехнология. Генная инженерия;
8. Anna Kaznadzey, Pavel Shelyakin, Evgeniya Belousova, Aleksandra Eremina, Uliana Shvyreva, et. al.. (2018). The genes of the sulphoquinovose catabolism in Escherichia coli are also associated with a previously unknown pathway of lactose degradation. Sci Rep. 8;
9. CRISPR-системы: иммунизация прокариот.