Аптека на дне океана: коралловые рифы оказались фабрикой неизвестных науке лекарств

Они лежат на дне Тихого океана тысячелетиями. Неподвижные. Молчаливые. Похожие на камни, ветви, веера. Их называют коралловыми рифами — подводными джунглями, где кипит жизнь. Но никто не подозревал, что главная фабрика лекарств скрыта не в видимых глазу обитателях, а внутри — в мире микроорганизмов, которые живут на поверхности и в тканях кораллов.

Экспедиция швейцарских учёных из Цюрихской высшей технической школы собрала более восьмисот образцов кораллов с рифов у тридцати островов Тихого океана. Команда микробиолога-эколога Шиничи Сунагавы расшифровала геномы бактерий и архей, обитающих внутри и на поверхности этих животных.

Результат превзошёл самые смелые ожидания.

То, чего не видел никто

Исследователи обнаружили 645 видов микроорганизмов. Более девяноста девяти процентов из них — никогда ранее не встречались в мировых генетических базах данных. Это не просто новые штаммы. Это целые ветви древа жизни, о которых наука не подозревала.

Более того, эти микроорганизмы оказались строгими специалистами. Каждый вид микроба тесно связан с конкретным видом коралла и практически не встречается в окружающей морской воде. Вода вокруг рифа — одна. А на поверхности коралла — другой, уникальный микромир.

Химическое оружие подводных джунглей

Коралловый риф — одно из самых густонаселённых мест на планете. Тысячи видов организмов живут вплотную, конкурируют за пространство и пищу, защищаются от хищников и болезней. В этой сжатой среде микроорганизмы кораллов выработали мощнейшее химическое оружие.

Чтобы защищаться от патогенов и конкурентов, коралловые микробы производят огромное количество биологически активных соединений. Анализ их геномов показал: они содержат множество генов, отвечающих за синтез сложных молекул. И около шестидесяти четырёх процентов этих «химических рецептов» — ранее не были известны науке.

Две трети — неизвестные молекулы. Огромный неисследованный запас.

Первый результат: противовоспалительное средство

Исследователи не ограничились расшифровкой геномов. Они проверили часть найденных соединений в лаборатории. Один из обнаруженных бактериальных ферментов позволил синтезировать молекулу, способную блокировать эластазу нейтрофилов человека.

Эластаза нейтрофилов — это фермент, который в норме помогает организму бороться с инфекциями. Но при хроническом воспалении или некоторых заболеваниях его избыток начинает разрушать собственные ткани организма. Астма. Хроническая обструктивная болезнь лёгких. Ревматоидный артрит. Везде, где воспаление выходит из-под контроля, эластаза играет роль разрушителя.

Молекула, созданная на основе кораллового микроба, блокирует этот фермент. Учёные считают, что подобные вещества могут лечь в основу новых противовоспалительных препаратов.

Неожиданный лидер

Самым богатым по разнообразию микробов оказался не тот коралл, на который исследователи ставили. Огненный коралл — агрессивное на вид, яркое животное — содержал почти вдвое больше генетических кластеров, связанных с производством химических веществ, чем мягкие кораллы. А мягкие кораллы до этого исследования считались главным объектом для поиска новых лекарственных соединений.

Природа показала учёным: они искали не там. Главная аптека скрывалась в другом месте.

Что теряется сейчас

Авторы исследования признают: они изучили лишь три рода кораллов. Но рифовые экосистемы включают сотни видов организмов — и каждый из них несёт на себе уникальное сообщество микробов. Каждый — потенциальный источник неизвестных науке антибиотиков, ферментов, противовоспалительных соединений.

Но коралловые рифы стремительно исчезают. Потепление океана вызывает массовое обесцвечивание кораллов. Закисление воды разрушает их известковые скелеты. Учёные говорят о том, что при нынешних темпах потери многие рифы не доживут до конца века.

А вместе с ними исчезнут микроорганизмы, которых никто не успел изучить. И их молекулы — возможно, лекарства от болезней, которые сегодня неизлечимы, — уйдут в небытие, даже не получив названий.

Вопрос, который остаётся за пределами статьи

Шестьсот сорок пять видов бактерий и архей, большинство из которых не встречались в базах данных. Две трети неизвестных химических рецептов. Молекула, способная блокировать опасный воспалительный фермент.

Всё это — с трёх родов кораллов, из тридцати островов Тихого океана. А сколько ещё видов кораллов не изучено? Сколько рифов не посещали учёные? Сколько молекул, способных спасти миллионы жизней, исчезают прямо сейчас, пока океан нагревается, а кораллы белеют и умирают?

Наука открыла аптеку на дне океана. Но не знает, успеет ли опустошить её до того, как волны смоют витрины.