(Continued from the previous blog) However, this mechanism ultimately leads to the emergence of antibiotic-resistant bacteria due to the rapid generation turnover of bacteria (short generation time) and evolutionary changes, such as mutations in the drug target sites. Additionally, genetic transfer through conjugation (the transmission of genetic information similar to sexual reproduction in higher organisms) or transduction by bacteriophages (viruses that infect bacteria, facilitating the transfer of genetic material between bacteria) enables the rapid horizontal gene transfer and recombination of genetic traits across bacterial species. This results in the inevitable emergence of bacteria that are resistant to the toxic effects of antibiotics.
This is referred to as drug-resistant bacteria. For example, in the case of penicillin-based or cephalosporin-based antibiotics (which are modified to target penicillin-resistant bacteria), some bacteria exposed to these antibiotics produce an enzyme called beta-lactamase. This enzyme alters the antibiotic’s drug component, preventing it from binding to its target site, the PBP (penicillin-binding protein), by transforming (evolving) to counteract the drug. Even with other antibiotics that operate through different mechanisms, similar processes occur, such as bacteria producing enzymes or changing their target sites (for example, altering cell membrane permeability so that the drug cannot reach its intended target).
Ultimately, the issue lies not only in the perspective that these artificial bactericidal or bacteriostatic agents (which suppress bacterial growth) lead to the emergence of multidrug-resistant bacteria but also in the fact that administering such drugs selects for bacteria capable of surviving even under these stressful conditions. Incidentally, one theory suggests that the pathogenic Escherichia coli O157 acquired its virulence factor, the Shiga toxin, through transduction by a bacteriophage from Shigella, which naturally carries this toxin.
(متابعة لما ورد في المقال السابق)
غير أن هذه الآليات، في جوهرها، تؤدي حتميًا إلى ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. ويعود ذلك إلى سرعة دورة تكاثر البكتيريا وقِصر زمن الجيل الواحد، إضافةً إلى التغيرات التطورية مثل الطفرات التي تصيب مواقع تأثير الدواء.
علاوة على ذلك، فإن انتقال الجينات عبر الاقتران البكتيري—وهو شكل من أشكال تبادل المعلومات الوراثية يشبه التكاثر الجنسي في الكائنات العليا—أو عبر النقل بالعاثيات (وهي فيروسات تُصيب البكتيريا وتنقل المادة الوراثية بينها)، يسمح بانتقال أفقي سريع للجينات وإعادة تركيب الصفات الوراثية بين أنواع بكتيرية مختلفة. ونتيجةً لذلك، يصبح ظهور بكتيريا قادرة على مقاومة التأثيرات السامة للمضادات الحيوية أمرًا لا مفر منه.
ويُطلق على هذه الظاهرة اسم البكتيريا المقاومة للأدوية. فعلى سبيل المثال، في حالة المضادات الحيوية المعتمدة على البنسلين أو السيفالوسبورين—والتي طُوّرت أصلًا لمواجهة مقاومة البنسلين—تقوم بعض البكتيريا، عند تعرضها لهذه الأدوية، بإنتاج إنزيم يُعرف باسم بيتا-لاكتاماز. يعمل هذا الإنزيم على تعديل البنية الفعالة للدواء، مانعًا إياه من الارتباط بموقعه المستهدف، وهو بروتينات الارتباط بالبنسلين (PBP)، وذلك من خلال تطور مضاد يُبطل مفعول الدواء.
ولا يقتصر هذا الأمر على هذه الفئة من المضادات؛ فحتى الأدوية التي تعمل بآليات مختلفة تشهد ظواهر مشابهة، مثل قيام البكتيريا بإنتاج إنزيمات أخرى، أو تغيير مواقع الاستهداف، أو تعديل نفاذية الغشاء الخلوي بحيث لا يتمكن الدواء من الوصول إلى هدفه الأصلي.
في نهاية المطاف، لا تكمن المشكلة فقط في أن هذه العوامل الاصطناعية القاتلة للبكتيريا أو المثبِّطة لنموها تؤدي إلى ظهور بكتيريا متعددة المقاومة، بل في أن استخدام هذه الأدوية ذاته يُجري عملية انتقاء لصالح البكتيريا القادرة على البقاء حتى في أقسى البيئات.
ومن الجدير بالذكر، أن إحدى الفرضيات العلمية تشير إلى أن بكتيريا الإشريكية القولونية O157 اكتسبت عامل ضراوتها، وهو سم الشيغا، من خلال نقل وراثي بواسطة عاثية بكتيرية من بكتيريا الشيغيلا، التي تحمل هذا السم بطبيعتها.
