Bár az egyértelmű, hogy a baktériumfajok egyensúlyának felborulása betegségeket okozhat, az nem nyilvánvaló, milyen ütemben fejlődnek az egyes fajok a bélrendszerben, pedig ez a folyamat hozzájárul annak változásához, hogy egy adott baktériumfaj káros-e a gazdaszervezetre.

A PLOS Genetics legújabb számában megjelent kutatásban a portugál Instituto Gulbenkian de Ciência kutatóintézet szakértői Isabel Gordo vezetésével első alkalommal vizsgálták, hogyan alkalmazkodik és fejlődik az egerek bélrendszerében az Escherichia coli (E. coli), az emberi bélrendszerben a születés után az elsők között megjelenő baktériumfaj. A kutatók kimutatták, hogy a különböző előnyös mutációval rendelkező E. coli baktériumok gyorsan kifejlődnek, így idővel nagy genetikai változatosság alakul ki ezen a fajon belül. Eredményeik a bélbaktériumok komplexitásának olyan rétegét fedezték fel, ami eddig ismeretlen volt számunkra. Kutatásuk bemutatja, milyen gazdag az evolúciós dinamikája az egyes baktériumoknak egy egészséges állatban, és az eredményeknek köszönhetően olyan új stratégiákat lehet majd kidolgozni, amelyekkel a bélbaktériumok manipulálásával vehetjük fel a harcot a betegségekkel.

Charles Darwin még nem tudta, hogy a természetes kiválasztódás folyamata, amit az őt körülvevő világ változatossága alapján következtetett ki, a saját testén belül is zajlik. A baktériumok evolúcióját sok-sok éven keresztül csak Petri-csészékben vizsgálták a laboratóriumokban, ami rendkívül mesterséges környezetnek számít. A portugál kutatók most az E. coli evolúcióját természetes környezetében, a bélrendszerben vizsgálták. E. coli baktériummal etettek meg egereket, majd az egerek székletében vizsgálták a baktérium evolúciója során kialakuló mutációkat. Eredményeik azt mutatták, hogy számos előnyös mutáció következik be, és a különböző mutációkat hordozó baktériumok egymással versengenek a bélrendszerben elfoglalt helyért. Az evolúciós folyamat ennek a folyamatos versenynek az eredménye, mely során az E. coli törzsek nagy változatossága figyelhető meg.

A bélrendszerhez való alkalmazkodáshoz fontos gének azonosítása érdekében a kutatók genetikai elemzésnek vetették alá a kialakult E. coli törzseket. Kiderült, hogy bizonyos gén deaktiválások azt tették lehetővé, hogy a baktériumok jobban növekedjenek a gazdaszervezet metabolizmusa során létrejövő termékek jelenlétében. Olyan génváltozásokról is beszámoltak, amelyek az anaerob légzést szabályozzák, ami a bélrendszerhez hasonlóan oxigénszegény környezetekben szükséges. Az eredmények azt is megerősítették, hogy a vizsgált környezet, a bélrendszer rendkívüli összetettsége ellenére az evolúciós folyamat nagymértékben ismétlődő, mivel ugyanazok a mutációk következtek be a különböző egerekben fejlődő E. coli populációkban.