Эволюционные пути и траектории развития антибиотикорезистентности

Эволюция — отличительный признак жизни. Описания эволюции микроорганизмов дали огромный объём информации, однако знание о том, «что произошло», не позволило глубже понять, «как» шла эволюция, как в случае антимикробной резистентности. Трудность ответа на вопрос «как» связана с многоуровневой организацией эволюционных процессов, встроенных в сложные сети и охватывающих все уровни отбора — от генов до сообществ и экосистем. На простейшем онтологическом уровне, то есть на уровне генов резистентности, эволюция идёт за счёт случайных процессов (мутаций и дрейфа) и направленных процессов (естественного отбора); однако иногда удаётся проследить последовательные пути адаптивной изменчивости, и при фиксированных условиях, то есть в определённых ландшафтах приспособленности, эволюция предсказуема. На высшем уровне, например на уровне плазмид, клонов, видов и микробиот, степень свободы систем резко возрастает и связана с вариабельным расселением, фрагментацией, родственностью или слиянием бактериальных популяций в зависимости от неоднородных и изменяющихся ниш и селективных градиентов в сложных средах. Эволюционные траектории антибиотикорезистентности прокладывают себе путь в этих меняющихся ландшафтах, подверженных случайным колебаниям, становятся высокоэнтропийными и, следовательно, непредсказуемыми. Однако экспериментальные, филогенетические и экогенетические анализы выявляют предпочитаемые часто используемые пути, по которым распространяются и передаются механизмы антибиотикорезистентности, что позволяет лучше понимать эволюционную динамику, моделировать её и разрабатывать вмешательства. Исследования антибиотикорезистентности имеют прикладное значение для улучшения здоровья отдельных людей, концепции «Единое здоровье» и глобального здоровья, а также академическую ценность для понимания эволюции. Кроме того, они важны как эвристическая модель для снижения негативного влияния антропогенных факторов на окружающую среду.