Нередко после неблагоприятных воздействий, таких как стерилизация или воздействие противомикробных средств, часть популяции бактерий выживает, хотя при этом не размножается (но может начать делиться потом, когда условия станут лучше). Такое происходит даже в колониях, где все организмы генетически идентичны друг другу, а значит, повышенная устойчивость связана с некоторыми ненаследуемыми, фенотипическими чертами.

Одна из особенностей, которая, по-видимому, облегчает выживание бактерий в сложных условиях, — изначально низкая скорость размножения. За счет каких генетических механизмов она поддерживается, известно не было. Кроме того, явно существуют и другие фенотипические признаки, по которым можно выявить особо устойчивые бактерии заранее и за счет этого бороться с ними эффективнее.

Поэтому микробиологи из Университета Суррея во главе с Сюзанной Хингли-Уилсон (Suzanne Hingley-Wilson) сравнили два штамма кишечной палочки — дикого типа и HipQ, в колониях которого чаще обычного появляются бактерии с повышенной устойчивостью к антибиотикам. Размеры, скорость размножения и роста определяли для индивидуальных клеток с помощью микрофлюидного устройства, а затем сравнивали у разных клеток и двух штаммов. Кроме того, исследователи провели полногеномное секвенирование для бактерий дикого типа и HipQ.

Выяснилось, что клетки, которые переживают неблагоприятные условия, не только изначально размножаются медленнее бактерий дикого типа, но и сразу после образования имеют меньшую длину и медленнее растут. Размер «выносливых» кишечных палочек в меньшей степени коррелировал с размером тех клеток, из которых они получились делением (материнских), чем у менее устойчивых бактерий.

Секвенирование показало, что особо устойчивые кишечные палочки штамма HipQ имеют однонуклеотидный полиморфизм в гене ydcI, из-за которого один из молекул аланина в кодируемом этом геном белке заменяется на глутаминовую кислоту. Белок Ydcl — фактор транскрипции, то есть он определяет, насколько интенсивно считываются те или иные гены, сколько копий мРНК с них считывается в единицу времени — и, следовательно, сколько молекул соответствующих белков получается.

По-видимому, ydcI определяет, насколько фенотипически дочерняя бактериальная клетка будет отличаться от материнской. Следующий шаг — выявить механизмы влияния этого гена и научиться влиять на них. Это поможет бороться с такими распространенными и опасными патогенами, как возбудители туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis). Лечение этой болезни нередко идет с переменным успехом, поскольку через некоторое время после курса антибиотиков и улучшения состояния больного проявляют себя те бактерии, которые оказались устойчивы к лекарству.

Бактерии впервые приобрели устойчивость к антибиотикам задолго до открытия пенициллина. Об этом говорит то, что в природе многие грибы и другие организмы производят противомикробные средства. Еще одно доказательство — штамм устойчивого к пенициллину холерного вибриона (Vibrio cholerae), который выделили в 1916 году. А у представителей изолированного племени яномами, которые никогда не лечились синтетическими антибиотиками, нашли кишечные палочки, устойчивые к таким соединениям.