Bakteriologie a klimatické změny: Jak se bakterie přizpůsobují rostoucím teplotám a změnám prostředí

Na světě je víc bakterií než hvězd ve vesmíru. A tyto malé organismy se dnes mění rychleji než kdy jindy. Klimatické změny je nejen oteplují, ale přinášejí jim nové prostředí, kde musí přežít - a přežívají. Nejde jen o to, že se některé bakterie šíří dál na sever. Důležitější je, že se mění vnitřně. Změňují svůj genetický kód, vytvářejí odolnost proti antibiotikům a dokonce se učí využívat nové zdroje potravy. A to všechno probíhá v reálném čase - ne v nějaké budoucnosti, ale právě teď.

Bakterie nečekají, dokud se lidé rozhodnou

Když se teploty zvednou o pár stupňů, lidé si koupí větší ventilátor nebo přesunou klimatizaci. Bakterie nic nekupují. Ony prostě mění své bílkoviny. Vědci z Univerzity Karlovy v Praze zjistili, že některé druhy bakterie jsou jednobuněčné mikroorganismy, které mohou rychle měnit své genetické informace a přizpůsobovat se extrémním podmínkám v půdě na Moravě začaly produkovat nové enzymy, které jim umožňují rozkládat organické látky i při teplotách o 5 °C vyšších, než byly dříve běžné. To znamená, že v zimě už nezůstávají ve spánku - aktivně rozkládají hnojivo, uvolňují oxid uhličitý a přispívají k posílení skleníkového efektu.

Není to jen o půdě. V oceánech se bakterie, které dříve žily jen v teplých vodách tropů, dostávají do Severního moře. V roce 2024 byla v Baltském moři poprvé zaznamenána Vibrio cholerae je bakterie, která způsobuje cholera a tradičně se vyskytovala pouze v tropických a subtropických vodách. Dříve se to považovalo za vzácnost. Dnes je to případ, který se opakuje každým rokem. A tyto bakterie nejsou jen cestovatelé - mění se. Některé kmeny vyvinuly odolnost proti antibiotikům, které se v moři vyskytují z odpadních vod.

Genetická rychlost: Když se bakterie mění rychleji než lidé

Lidé potřebují desítky let, aby se evolučně přizpůsobili. Bakterie si to vezmou za pár hodin. Když se jedna bakterie rozdělí, vytvoří dvě. Každá z nich má šanci získat malou chybu v DNA - mutaci. Většina těchto chyb je škodlivá. Ale některé jsou užitečné. A když se teploty zvyšují, takové užitečné mutace se rychle šíří.

Na univerzitě v Brně vědci sledovali Escherichia coli je běžná bakterie v lidském střevě, která se často používá jako model pro studium evoluce a adaptace mikroorganismů v laboratorních podmínkách, které imitovaly růst teploty o 3 °C za 20 let. Za pouhých 60 dní se populace přizpůsobila. Nové kmeny dokázaly přežít při teplotách, které původní bakterie zemřely. A nejen to - tyto nové bakterie měly i jiné chování: více produkují biofilm, který je chrání před suchozemskými šoky a chemickými látkami.

Toto není experiment. To se děje v přírodě. V arktických půdách, kde se ledové vrstvy tají, se bakterie, které dříve žily jen v hlubokých vrstvách, dostávají na povrch. A tam, kde dříve byla studená a chudá půda, teď rostou nové mikrobiální komunity. Tyto komunity nejsou jen jiné - jsou agresivnější. Rozkládají organický uhlík, který byl uložený po tisíce let, a uvolňují CO₂ a metan. Toto je zpětná vazba, která zhoršuje klimatické změny.

Když se bakterie učí bojovat proti antibiotikům

Klimatické změny nejen zvyšují teplotu - mění i to, jak se léky chovají. Když se voda zahřívá, antibiotika se rozkládají pomaleji. To znamená, že jejich zbytky zůstávají v řekách a podzemních vodách déle. A to je přesně to, co potřebují bakterie, aby vyvinuly odolnost.

Ve vodách Moravy a Dyje byly v roce 2023 nalezeny bakterie odolné proti třem různým skupinám antibiotik. Některé z nich, jako Klebsiella pneumoniae je patogenní bakterie, která způsobuje infekce plic a močových cest a je známá svou schopností rychle vyvíjet odolnost proti lékům, měly geny, které jim umožňují ničit antibiotika, než je dokážou vstřebat. A tyto geny se přenášejí mezi různými druhy bakterií. To není jen problém v nemocnicích. To je problém v každé řece, každém jezeře, každé zahradní kompostovací jámě.

Když se teplota zvýší, tak se i rychlost přenosu těchto genů zvyšuje. Vědci z Institutu mikrobiologie v Bratislavě zjistili, že při teplotě 28 °C se geny odolnosti přenášejí až o 40 % rychleji než při 20 °C. To znamená, že klimatické změny přímo urychlují vznik superbakterií - těch, které léky prostě nezabijí.

Co to znamená pro nás?

Nemusíte být vědec, abyste pochopili, že to má důsledky. Když se bakterie šíří do nových oblastí, mohou infikovat zvířata, rostliny, a i nás. V Jižní Evropě už byly zaznamenány případy infekcí způsobených Aeromonas hydrophila je bakterie, která se vyskytuje ve vodě a může způsobit závažné infekce u lidí po kontaktu s kontaminovanou vodou u lidí, kteří se koupali v řekách, které dříve považovaly za bezpečné. Tyto infekce se neobjevují jen u starších lidí - objevují se i u mladých, zdravých lidí, kteří se jen ponořili do vody.

V polích se mění i rostlinné patogeny. Bakterie, které dříve ničily jen kukuřici v Jižní Americe, se teď objevují v České republice. V roce 2024 byl v Moravské Brněnské oblasti zaznamenán výskyt Xanthomonas campestris je bakterie, která způsobuje hlavně infekce u zeleniny, jako je zelí, a je známá svou schopností přežívat při vyšších teplotách na zelí. To znamená, že se můžeme setkat s větším množstvím ztrát v zemědělství - a tím i s vyššími cenami potravin.

Co můžeme dělat?

Nejde o to, abychom zastavili klimatické změny - to je úkol celé společnosti. Ale můžeme změnit to, jak reagujeme na bakterie.

• Neznečišťujte vodu. Každý odpadní proud z domácnosti obsahuje léky a chemikálie, které pomáhají bakteriím vyvíjet odolnost. Používejte ekologické čisticí prostředky a nevylijejte léky do odpadu.
• Podporujte přírodní ekosystémy. Přírodní bahna, močály a lesy filtrují vodu a udržují rovnováhu mikrobiomu. Když je zničíme, bakterie získávají převahu.
• Neužívejte antibiotika zbytečně. Pokud vám lékař řekne, že to není bakteriální infekce, nevyžádejte si léky. Antibiotika neúčinkují na viry - a jejich zbytek pomáhá vytvářet silnější bakterie.
• Podpořte vědu. Výzkum mikrobiomu a jeho reakce na klima je stále v začátcích. Vědci potřebují data, aby předpověděli, kde se budou objevovat nebezpečné kmeny.

Bakterie nejsou nepřátelé - jsou zrcadlo

Bakterie nejsou zlými stvořeními. Jsou jen životem, který se přizpůsobuje. A když se přizpůsobují rychleji než my, znamená to, že my jsme způsobili změny, které překračují jejich přirozené limity. Ony nejsou vinné. My jsme.

Když vidíte, jak se bakterie šíří do nových oblastí, nevidíte jen vědecký problém. Vidíte signál. Signál, že naše domy, naše vody, naše pole, naše způsob života - všechno to mění svět tak rychle, že život se musí přizpůsobit, nebo zemřít.

Bakterie se přizpůsobují. My si musíme zvolit, zda se přizpůsobíme taky - nebo budeme pozorovat, jak se svět mění kolem nás, a nebudeme moci nic dělat.