Τα υποθαλάσσια ηφαίστεια φιλοξενούν βακτήρια με ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά

Ποιoς θα μπορούσε να φανταστεί ότι ένα αρχέγονο ακραίο περιβάλλον, όπως ένα υποθαλάσσιο ηφαίστειο, θα μπορούσε να αποτελεί μία όαση για μικρόβια με πολυανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά; Αυτό αποκαλύπτει μια νέα έρευνα ελληνικής επιστημονικής ομάδας από το Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) και το Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ).

Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Scientific Reports» του εκδοτικού ομίλου Nature, έδειξε ότι πράγματι το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος, επτά χιλιόμετρα βορειοανατολικά από τη Σαντορίνη, φιλοξενεί βακτήρια που διαθέτουν τους κατάλληλους γενετικούς μηχανισμούς ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά.

Την τελευταία δεκαετία παρατηρείται μια έντονη ανησυχία της επιστημονικής κοινότητας λόγω της αύξησης των πολυανθεκτικών μικροβίων και των επικίνδυνων για την ανθρώπινη υγεία μολυσματικών ασθενειών. Η αύξηση αυτή φαίνεται να έρχεται ως συνέπεια της αλόγιστης χρήσης αντιβιοτικών σκευασμάτων, με τα περιστατικά ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων από πολυανθεκτικά μικρόβια να έχουν αυξηθεί ανησυχητικά. Φαίνεται, με βάση τα νέα ελληνικά ευρήματα, πως οι μηχανισμοί ανθεκτικότητας των μικροοργανισμών είναι πολύ πιο παλιοί από όσο φανταζόμαστε.

Η ερευνητική ομάδα, εδώ και μια δεκαετία, εξερευνά την μικροβιακή ζωή στα πιο ακραία οικοσυστήματα της θάλασσας και συγκεκριμένα στα ακραία περιβάλλοντα του ενεργού Ελληνικού Ηφαιστειακού Τόξου. Σε αυτό το πλαίσιο, χρησιμοποιώντας για τις δειγματοληψίες το υποβρύχιο τηλεκατευθυνόμενο όχημα (ROV) του πλοίου «Αιγαίο» του ΕΛΚΕΘΕ, απομόνωσε μια σειρά βακτηρίων από την ενεργή περιοχή του υποθαλάσσιου ηφαιστείου Κολούμπος από βάθη 430 και 495 μέτρων, καθώς και από την επιφάνεια της θαλάσσιας στήλης νερού.

Κατόπιν προχώρησε σε ανάλυση του γονιδιωματικού περιεχομένου τους και, με τη χρήση ενός μεγάλου αριθμού εργαλείων βιοπληροφορικής, εντόπισε μια σειρά γενετικών στοιχείων που σχετίζονται με ανθεκτικότητα σε στρεσογόνους παράγοντες.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, οι μικροοργανισμοί διαθέτουν αρχαίους μηχανισμούς στο γονιδίωμά τους, που τους προσδίδουν ανθεκτικότητα σε μια σειρά περιβαλλοντικών στρεσογόνων παραγόντων, όπως υψηλών συγκεντρώσεων βαρέων μετάλλων και όξινων συνθηκών, συνθηκών δηλαδή που συναντώνται στον Κολούμπο. Οι γενετικοί αυτοί μηχανισμοί υπήρχαν πολύ πριν την ανακάλυψη και τη χρήση αντιβιοτικών από τους ανθρώπους.

Φαίνεται, σύμφωνα με τους ερευνητές, πως είναι οι ίδιοι μηχανισμοί που ενεργοποιούνται και προσδίδουν την ανθεκτικότητα απέναντι στα αντιβιοτικά. Τα βακτήρια που απομονώθηκαν από την ενεργή περιοχή του ηφαιστείου, διαθέτουν τα συγκεκριμένα γενετικά στοιχεία που τα μετατρέπουν σε πολυανθεκτικά απέναντι στα αντιβιοτικά.

Σύμφωνα με την υπεύθυνη της ερευνητικής ομάδας από το Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας & Υδατοκαλλιεργειών (ΙΘΑΒΒΥΚ) του ΕΛΚΕΘΕ δρα Παρασκευή Πολυμενάκου, «το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος είναι πραγματικά ένας μικροβιακός παράδεισος που συνεχίζει να μας εκπλήσσει. Η έρευνα που πραγματοποιούμε τα τελευταία χρόνια, έχει αποκαλύψει μια εντυπωσιακή μικροβιακή ποικιλότητα από τις υψηλότερες σε παγκόσμια κλίμακα, με πληθώρα εφαρμογών στην βιοτεχνολογία.

Οι μικροοργανισμοί που ζουν σε αυτές τις ακραίες συνθήκες, γνωστοί και ως ακραιόφιλοι, αποτελούν τους πρώτους αντιπροσώπους της ζωής στη Γη και η μελέτη τους μας φέρνει πιο κοντά στα μεγάλα αναπάντητα ερωτήματα που σχετίζονται με την ύπαρξη μορφών ζωής αλλού στον πλανήτη. Φαίνεται όμως επίσης ότι οι μικροοργανισμοί που φιλοξενούνται στον Κολούμπο, διαθέτουν τους κατάλληλους αυτούς μηχανισμούς που θα μας βοηθήσουν και στην αποκάλυψη των μυστικών που κρύβονται πίσω από την πολυανθεκτικότητα των μικροοργανισμών. Η γνώση αυτή θα μας βοηθήσει στο σχεδιασμό και την εύρεση νέων τρόπων αντιμετώπισης αυτού του τεράστιου προβλήματος που απειλεί την ανθρώπινη υγεία».

Η αναπληρώτρια καθηγήτρια του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών δρ Παρασκευή Νομικού, η οποία συμμετέχει στην ερευνητική ομάδα και μελετάει το ηφαίστειο εντατικά από το 2006, δήλωσε στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων: «Ο ηφαιστειακός κώνος του Κολούμπου έχει διάμετρο βάσης τριών χιλιομέτρων και σχηματίζει ένα κρατήρα διαμέτρου 1.700 μέτρων, ο οποίος υψώνεται από βάθος 504 μέτρων κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας.

Η υποθαλάσσια αυτή καλδέρα βρίσκεται σε ένα έντονα γεω-δυναμικό περιβάλλον, πολύ κοντά στην καλδέρα του ηφαιστείου της Σαντορίνης. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι η καλδέρα αυτή διαθέτει ένα πολύπλοκο υδροθερμικό σύστημα, με συνθήκες που ξεπερνούν κάθε ανθρώπινο όριο, με θερμοκρασίες που σε πολλές περιπτώσεις προσεγγίζουν τους 220 βαθμούς Κελσίου και με την ύπαρξη πολυάριθμων πολυμεταλλικών καμινάδων που εκλύουν αέρια πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο, δημιουργώντας ένα όξινο υδάτινο περιβάλλον.

Πραγματοποιώντας εξερευνητικές αποστολές με ωκεανογραφικά πλοία και χρήση τηλεκατευθυνόμενων ρομποτικών οχημάτων τελευταίας τεχνολογίας, σε συνεργασία με κορυφαίες επιστημονικές ομάδες στον κόσμο στη μελέτη ηφαιστείων, όπως του αμερικανικού Ωκεανογραφικού Ινστιτούτου Woods Hole και του ιταλικού INGV, συλλέγουμε και αναλύουμε υλικό από τα ακραία αυτά περιβάλλοντα και μελετάμε τους θαλάσσιους γεωκινδύνους, όπως σεισμούς, τσουνάμι, εκρήξεις και κατολισθήσεις. Το υποθαλάσσιο ηφαίστειο αποτελεί για μας ένα μοναδικό φυσικό εργαστήριο και πρέπει να παρακολουθείται σε τακτική βάση με εξειδικευμένα επιστημονικά μηχανήματα θαλάσσιας τεχνολογίας, γιατί ως ζωντανός οργανισμός “αναπνέει” δίπλα στη Σαντορίνη».