Bruce Sterling - Bitter Resistance F&SF Science Column #15 1995 original EN + chatgpt tradus RO

bitter_resistance.txt

Bruce Sterling

Literary Freeware:  Not for Commercial Use

F&SF Science Column #15:  "Bitter Resistance"


	Two hundred thousand bacteria could easily lurk under the top half 
of this semicolon; but for the sake of focussing on a subject that's too 
often  out of sight and out of mind, let's pretend otherwise.  Let's pretend 
that a bacterium is about the size of a railway tank car.
	
	Now that our fellow creature the bacterium is no longer three 
microns long, but big enough to crush us, we can get a firmer mental  grip 
on the problem at hand.   The first thing we notice is that the bacterium is 
wielding long, powerful whips that are corkscrewing at a blistering 
12,000  RPM.   When it's got room and a reason to move, the bacterium can 
swim  ten body-lengths every second.  The human equivalent would be 
sprinting  at forty miles an hour.   

	The butt-ends of these spinning whips are firmly socketed inside 
rotating, proton-powered, motor-hubs.   It seems very unnatural for a 
living creature to use rotating wheels as organs, but bacteria are serenely 
untroubled by our parochial ideas of what is natural.   

	The bacterium, constantly chugging away with powerful interior 
metabolic factories, is surrounded by a cloud of its own greasy spew.   The 
rotating spines, known as flagella, are firmly embedded in the bacterium's 
outer hide, a slimy, lumpy, armored bark.  Studying it closely (we evade 
the whips and the cloud of mucus), we find the outer cell wall to be a 
double-sided network of interlocking polymers,  two regular, almost 
crystalline layers of macromolecular chainmail, something like a tough 
plastic wiffleball.  
	
	The netted armor, wrinkled into warps and bumps, is studded with 
hundreds of busily sucking and spewing orifices.  These are the 
bacterium's  "porins,"  pores made from wrapped-up protein membrane, 
something like  damp rolled-up newspapers that protrude through the 
armor into the world outside.   

	On our scale of existence, it would be very hard to drink through a 
waterlogged rolled-up newspaper, but in the tiny world of a bacterium, 
osmosis is a powerful force.   The osmotic pressure inside our bacterium 
can reach 70 pounds per square inch, five times atmospheric pressure.  
Under those circumstances, it makes a lot of sense to be shaped like a 
tank car.   

	Our bacterium boasts strong, highly sophisticated electrochemical 
pumps working through specialized fauceted porins that can slurp up and 
spew out just the proper mix of materials.  When it's running its osmotic 
pumps in some nutritious broth of tasty filth, our tank car can pump 
enough juice to double in size in a mere twenty minutes.   And there's 
more:  because in that same twenty minutes, our bacterial tank car can 
build in entire duplicate tank car from scratch.

	Inside the outer wall of protective bark is a greasy space full of 
chemically reactive goo.  It's the periplasm.  Periplasm is a treacherous  
mess of bonding proteins and digestive enzymes, which can yank tasty 
fragments of gunk right through the exterior hide, and break them up for 
further assimilation, rather like chemical teeth.  The periplasm also 
features chemoreceptors, the bacterial equivalent of nostrils or taste-
buds.  

	Beneath the periplasmic goo is the interior cell membrane, a tender 
and very lively place full of elaborate chemical scaffolding, where pump 
and assembly-work goes on.  

	Inside the interior membrane is the cytoplasm, a rich ointment of 
salts, sugars, vitamins, proteins, and fats, the tank car's refinery 
treasure-house.   

	If our bacterium is lucky, it has some handy plasmids in its custody.  
A plasmid is an alien DNA ring, a kind of fly-by-night genetic franchise 
which sets up work in the midst of somebody else's sheltering cytoplasm.  
If the bacterium is unlucky, it's afflicted with a bacteriophage, a virus 
with the modus operandi of a plasmid but its own predatory agenda. 

	And the bacterium has its own native genetic material.   Eukaryotic 
cells -- we humans are made from eukaryotic cells -- possess a neatly 
defined nucleus of DNA, firmly coated in a membrane shell.  But bacteria 
are prokaryotic cells, the oldest known form of life, and they have an 
attitude toward their DNA that is, by our standards, shockingly 
promiscuous.   Bacterial DNA simply sprawls out amid the cytoplasmic 
goo like a circular double-helix of snarled and knotted Slinkies.   

	Any plasmid or transposon wandering by with a pair of genetic 
shears and a zipper is welcome to snip some data off or zip some data in, 
and if the mutation doesn't work, well, that's just life.  A bacterium 
usually has 200,000 or so clone bacterial sisters around within the space 
of a pencil dot, who are more than willing to take up the slack from any 
failed experiment in genetic recombination.  When you can clone yourself 
every twenty minutes, shattering the expected laws of Darwinian heredity 
merely adds spice to life.

	Bacteria live anywhere damp.  In water.  In mud.  In the air, as 
spores and on dust specks.  In melting snow, in boiling volcanic springs.  In 
the soil, in fantastic numbers.  All over this planet's ecosystem, any liquid 
with organic matter,  or any solid foodstuff with a trace of damp in it, 
anything not salted, mummified, pickled, poisoned, scorching hot or frozen 
solid, will swarm with bacteria if exposed to air.   Unprotected food 
always spoils if it's left in the open.   That's such a truism of our lives 
that it may seem like a law of physics, something like gravity or entropy; 
but it's no such thing, it's the relentless entrepreneurism of invisible 
organisms, who don't have our best interests at heart.  

	Bacteria live on and inside human beings.  They always have; 
bacteria were already living on us long, long before our species became 
human.  They creep onto us in the first instants in which we are held to 
our mother's breast.  They live on us, and especially inside us, for as long 
as we live.  And when we die, then other bacteria do their living best to 
recycle us.   

	An adult human being carries about a solid pound of commensal 
bacteria in his or her body; about a hundred trillion of them.  Humans have 
a whole garden of specialized human-dwelling bacteria -- tank-car E. coli, 
balloon-shaped staphylococcus, streptococcus, corynebacteria, 
micrococcus, and so on.  Normally, these lurkers do us little harm.  On the 
contrary, our normal human-dwelling bacteria run a kind of protection 
racket, monopolizing the available nutrients and muscling out other rival 
bacteria that might want to flourish at our expense in a ruder way.  

	But bacteria, even the bacteria that flourish inside us all our lives,  
are not our friends.  Bacteria are creatures of an order vastly different 
from our own, a world far, far older than the world of multicellular 
mammals.   Bacteria are vast in numbers, and small, and fetid, and 
profoundly unsympathetic. 

	So our tank car is whipping through its native ooze, shuddering from 
the jerky  molecular impacts of Brownian motion, hunting for a 
chemotactic trail to some richer and filthier hunting ground, and 
periodically peeling off copies of itself.  It's an enormously fast-paced 
and frenetic existence.  Bacteria spend most of their time starving, 
because if they are well fed, then they double in number every twenty 
minutes, and this practice usually ensures a return to starvation in pretty 
short order.   There are not a lot of frills in the existence of bacteria.  
Bacteria are extremely focussed on the job at hand.  Bacteria make ants 
look like slackers.
   
	And so it went in the peculiar world of our acquaintance the tank 
car, a world both primitive and highly sophisticated, both frenetic and 
utterly primeval.  Until an astonishing miracle occurred.  The miracle of 
"miracle drugs," antibiotics.

	Sir Alexander Fleming discovered penicillin in 1928, and the power 
of the sulfonamides was recognized by drug company researchers in 1935, 
but antibiotics first came into general medical use in the 1940s and 50s.  
The effects on the hidden world of bacteria were catastrophic.   Bacteria 
which had spent many contented millennia decimating the human race 
were suddenly and swiftly decimated in return.  The entire structure of 
human mortality shifted radically, in a terrific attack on bacteria from 
the world of organized intelligence.

	At the beginning of this century, back in the pre-antibiotic year of 
1900,  four of the top ten leading causes of death in the United States 
were bacterial.  The most prominent were tuberculosis ("the white 
plague," *Mycobacterium tuberculosis*) and pneumonia (*Streptococcus 
pneumoniae,* *Pneumococcus*).  The death rate in 1900 from 
gastroenteritis (*Escherichia coli,* various *Campylobacter* species, 
etc.) was higher than that for heart disease.  The nation's number ten 
cause of death was diphtheria (*Corynebacterium diphtheriae*).  Bringing 
up the bacterial van were gonorrhea, meningitis, septicemia, dysentery, 
typhoid fever, whooping cough, and many more.

	At the end of the century, all of these festering bacterial afflictions 
(except pneumonia) had vanished from the top ten.  They'd been replaced 
by heart disease, cancer, stroke, and even relative luxuries of 
postindustrial mortality, such as accidents, homicide and suicide.  All 
thanks to the miracle of antibiotics.  

	Penicillin in particular was a chemical superweapon of devastating 
power.   In the early heyday of penicillin, the merest trace of this 
substance entering a cell would make the hapless bacterium literally 
burst.  This effect is known as "lysing."  

	Penicillin makes bacteria lyse because of a chemical structure 
called "beta-lactam."   Beta-lactam is a four-membered cyclic amide ring, 
a molecular ring which bears a fatal resemblance to the chemical 
mechanisms a bacterium uses to build its cell wall.  

	Bacterial cell walls are mostly made from peptidoglycan, a plastic-
like molecule chained together to form a tough, resilient network.   A 
bacterium is almost always growing, repairing damage, or reproducing, 
so there are almost always raw spots in its cell wall that require 
construction work.  

	It's a sophisticated process.  First, fragments of not-yet-peptided 
glycan are assembled inside the cytoplasm.  Then the glycan chunks are 
hauled out to the cell wall by a chemical scaffolding of lipid carrier 
molecules, and they are fitted in place.   Lastly, the peptidoglycan is 
busily knitted together by catalyzing enzymes and set to cure.   

	 But beta-lactam is a spanner in the knitting-works, which attacks 
the enzyme which links chunks of peptidoglycan together.   The result is 
like building a wall of bricks without mortar; the unlinked chunks of 
glycan break open under osmotic pressure, and the cell spews out its 
innards catastrophically,  and dies.  

	Gram-negative bacteria, of the tank-car sort we have been 
describing, have a double cell wall, with an outer armor plus the inner cell 
membrane, rather like a rubber tire with an inner tube.  They can 
sometimes survive a beta-lactam attack, if they don't leak to death.   But 
gram-positive bacteria are more lightly built and rely on  a single wall 
only, and for them a beta-lactam puncture is a swift kiss of death.

	Beta-lactam can not only mimic, subvert and destroy the assembly 
enzymes, but it can even eat away peptide-chain mortar already in place.   
And since mammalian cells never use any peptidoglycans, they are never 
ruptured by penicillin (although penicillin does sometimes provoke serious 
allergic reactions in certain susceptible patients).  

	Pharmaceutical chemists rejoiced at this world-transforming 
discovery, and they began busily tinkering with beta-lactam products, 
discovering or producing all kinds of patentable, marketable, beta-lactam 
variants.  Today there are more than fifty different penicillins and 
seventy-five cephalosporins, all of which use beta-lactam rings in one 
form or another.

	The enthusiastic search for new medical miracles turned up 
substances that attack bacteria through even more clever methods.   
Antibiotics were discovered that could break-up or jam-up a cell's protein 
synthesis; drugs such as tetracycline, streptomycin, gentamicin, and 
chloramphenicol.  These drugs creep through the porins deep inside the 
cytoplasm and lock onto the various vulnerable sites in the RNA protein 
factories.   This RNA sabotage brings the cell's basic metabolism to a 
seething halt, and the bacterium chokes and dies.   

	The final major method of antibiotic attack was an assault on 
bacterial DNA.  These compounds, such as the sulphonamides, the 
quinolones, and the diaminopyrimidines, would gum up bacterial DNA 
itself, or break its strands, or destroy the template mechanism that reads 
from the DNA and helps to replicate it.  Or, they could ruin the DNA's 
nucleotide raw materials before those nucleotides could be plugged into 
the genetic code.   Attacking bacterial DNA itself was the most 
sophisticated attack yet on bacteria, but unfortunately these DNA 
attackers often tended to be toxic to mammalian cells as well.   So they 
saw less use.  Besides, they were expensive.

	In the war between species, humanity had found a full and varied 
arsenal.  Antibiotics could break open cell walls, choke off the life-giving 
flow of proteins, and even smash or poison bacterial DNA, the central 
command and control center.  Victory was swift, its permanence seemed 
assured, and the command of human intellect over the realm of brainless 
germs was taken for granted.  The world of bacteria had become a 
commercial empire for exploitation by the clever mammals.

	Antibiotic production, marketing and consumption soared steadily.  
Nowadays, about a hundred thousand tons of antibiotics are 
manufactured globally every year.  It's a five billion dollar market.  
Antibiotics are cheap, far cheaper than time-consuming, labor-intensive 
hygienic cleanliness.  In many countries, these miracle drugs are routinely 
retailed in job-lots as over-the-counter megadosage nostrums.  

	Nor have humans been the only mammals to benefit.   For decades, 
antibiotics have been routinely fed to American livestock.   Antibiotics 
are routinely added to the chow in vast cattle feedlots, and antibiotics are 
fed to pigs, even chickens.   This practice goes on because a meat animal 
on antibiotics will put on poundage faster, and stay healthier, and supply 
the market with cheaper meat.   Repeated protests at this practice by 
American health authorities have been successfully evaded in courts and 
in Congress by drug manufacturers and agro-business interests. 

	The runoff of tainted feedlot manure, containing millions of pounds 
of diluted antibiotics,  enters rivers and watersheds where the world's 
free bacteria dwell.   

	In cities, municipal sewage systems are giant petri-dishes of 
diluted antibiotics and human-dwelling bacteria.

	Bacteria are restless.  They will try again, every twenty minutes.  
And they never sleep.

	Experts were aware in the 1940s and 1950s that bacteria could, and 
would, mutate in response to selection pressure, just like other 
organisms.  And they knew that bacteria went through many generations 
very rapidly, and that bacteria were very fecund.  But it seemed that any 
bacteria would be very lucky to mutate to successfully resist even one 
antibiotic.  Compounding that luck by evolving to resist two antibiotics at 
once seemed well-nigh impossible.   Bacteria were at our mercy.  They 
didn't seem any more likely to resist penicillin and tetracycline than a 
rainforest can resist bulldozers and chainsaws.
 
	However, thanks to convenience and the profit motive, once-
miraculous antibiotics had become a daily commonplace.   A general 
chemical haze of antibiotic pollution spread across the planet.    Titanic 
numbers of bacteria, in all niches of bacterial life, were being given an 
enormous number of chances to survive antibiotics.  

	Worse yet, bacteriologists were simply wrong about the way that 
bacteria respond to a challenge.  

	Bacteria will try anything.  Bacteria don't draw hard and fast 
intellectual distinctions between their own DNA, a partner's DNA, DNA 
from another species, virus DNA, plasmid DNA, and food.   

	This property of bacteria is very alien to the human experience.  If 
your lungs were damaged from smoking, and you asked your dog for a 
spare lung, and your dog, in friendly fashion, coughed up a lung and gave 
it to you, that would be quite an unlikely event.  It would be even more 
miraculous if you could swallow a dog's lung and then breathe with it just 
fine, while your dog calmly grew himself a new one.  But in the world of 
bacteria this kind of miracle is a commonplace.  
	
	Bacteria share enormous amounts of DNA.   They not only share 
DNA among members of their own species, through conjugation and 
transduction, but they will encode DNA in plasmids and transposons and 
packet-mail it to other species.  They can even find loose DNA lying 
around from the burst bodies of other bacteria, and they can eat that DNA 
like food and then make it work like information.  Pieces of stray DNA can 
be swept all willy-nilly into the molecular syringes of viruses, and 
injected randomly into other bacteria.   This fetid orgy isn't what Gregor 
Mendel had in mind when he was discovering the roots of classical genetic 
inheritance in peas, but bacteria aren't peas, and don't work like peas, and 
never have.  Bacteria do extremely strange and highly inventive things 
with DNA, and if we don't understand or sympathize, that's not their 
problem, it's ours.

	 Some of the best and cleverest information-traders are some of the 
worst and most noxious bacteria.  Such as *Staphylococcus *(boils).  
*Haemophilus* (ear infections).  *Neisseria *(gonorrhea).   
Pseudomonas (abcesses, surgical infections).   Even *Escherichia,* a very 
common human commensal bacterium. 

	When it comes to resisting antibiotics, bacteria are all in the effort 
together.  That's because antibiotics make no distinctions in the world of 
bacteria.  They kill, or try to kill, every bacterium they touch.  

	If you swallow an antibiotic for an ear infection, the effects are not 
confined to the tiny minority of toxic bacteria that happen to be inside 
your ear.   Every bacterium in your body is assaulted, all hundred trillion 
of them.  The toughest will not only survive, but they will carefully store, 
and sometimes widely distribute, the genetic information that allowed 
them to live.

	The resistance from bacteria, like the attack of antibiotics, is a 
multi-pronged and sophisticated effort.   It begins outside the cell, where 
certain bacteria have learned to spew defensive enzymes into the cloud of 
slime that surrounds them -- enzymes called beta-lactamases, 
specifically adapted to destroy beta-lactam, and render penicillin useless.  
At the cell-wall itself, bacteria have evolved walls that are tougher and 
thicker, less likely to soak up drugs.  Other bacteria have lost certain 
vulnerable porins, or have changed the shape of their porins so that 
antibiotics will be excluded instead of inhaled.  

	Inside the wall of the tank car, the resistance continues.   Bacteria 
make permanent stores of  beta-lactamases in the outer goo of periplasm, 
which will chew the drugs up and digest them before they ever reach the 
vulnerable core of the cell.   Other enzymes have evolved that will crack 
or chemically smother other antibiotics.  

	In the pump-factories of the inner cell membrane, new pumps have 
evolved that specifically latch on to antibiotics and spew them back out 
of the cell before they can kill.  Other bacteria have mutated their interior 
protein factories so that the assembly-line no longer offers any sabotage-
sites for site-specific protein-busting antibiotics.  Yet another strategy 
is to build excess production capacity, so that instead of two or three 
assembly lines for protein, a mutant cell will have ten or fifty, requiring 
ten or fifty times as much drug for the same effect.  Other bacteria have 
come up with immunity proteins that will lock-on to antibiotics and make 
them  useless inert lumps.

	Sometimes -- rarely -- a cell will come up with a useful mutation 
entirely on its own.  The theorists of forty years ago were right when they 
thought that defensive mutations would be uncommon.   But spontaneous 
mutation is not the core of the resistance at all.   Far more often, a 
bacterium is simply let in on the secret through the exchange of genetic 
data.  

	Beta-lactam is produced in nature by certain molds and fungi; it was 
not invented from scratch by humans, but discovered in a petri dish.  Beta-
lactam is old, and it would seem likely that beta-lactamases are also very 
old.  
	
	Bacteriologists have studied only a few percent of the many 
microbes in nature.  Even those bacteria that have been studied are by no 
means well understood.  Antibiotic resistance genes may well be present 
in any number of different species, waiting only for selection pressure to 
manifest themselves and spread through the gene-pool.  

	If penicillin is sprayed across the biosphere, then mass death of 
bacteria will result.  But any bug that is resistant to penicillin will 
swiftly multiply by millions of times, thriving enormously in the power-
vacuum caused by the slaughter.   The genes that gave the lucky winner its 
resistance will also increase by millions of times, becoming far more 
generally available.  And there's worse:  because often the resistance is 
carried by plasmids, and one single bacterium can contain as many as a 
thousand plasmids, and produce them and spread them at will.   

	That genetic knowledge, once spread, will likely stay around a while.  
Bacteria don't die of old age.  Bacteria aren't mortal in the sense that we 
understand mortality.   Unless they are killed, bacteria just keep splitting 
and doubling.   The same bacterial "individual" can spew copies of itself 
every twenty minutes, basically forever.  After billions of generations, 
and trillions of variants, there are still likely to be a few random 
oldtimers around identical to ancestors from some much earlier epoch.   
Furthermore, spores of bacteria can remain dormant for centuries, then 
sprout in seconds and carry on as if nothing had happened.  This gives the 
bacterial gene-pool -- better described as an entire gene-ocean -- an 
enormous depth and range.   It's as if Eohippus could suddenly show up at 
the Kentucky Derby -- and win.  

	It seems likely that many of the mechanisms of bacterial resistance 
were borrowed or kidnapped from bacteria that themselves produce 
antibiotics.  The genus Streptomyces, which are filamentous, Gram-
positive bacteria, are ubiquitous  in the soil; in fact the characteristic 
"earthy" smell of fresh soil comes from Streptomyces' metabolic products.  
And Streptomyces bacteria produce a host of antibiotics, including 
streptomycin, tetracycline, neomycin, chloramphenicol, and erythromycin.  

	Human beings have been using streptomycin's antibiotic poisons 
against tuberculosis, gonorrhea, rickettsia, chlamydia, and candida yeast 
infection, with marked success.  But in doing so, we have turned a small-
scale natural process into a massive industrial one.  

	Streptomyces already has the secret of surviving its own poisons.  
So, presumably, do at least some of streptomyces's neighbors.  If the 
poison is suddenly broadcast everywhere, through every niche in the 
biosphere, then word of how to survive it will also get around.

	And when the gospel of resistance gets around, it doesn't come just 
one chapter at a time.  Scarily, it tends to come in entire libraries.   A 
resistance plasmid (familiarly known to researchers as "R-plasmids," 
because they've become so common) doesn't have to specialize in just one 
antibiotic.  There's plenty of room inside a ring of plasmid DNA for handy 
info on a lot of different products and processes.  Moving data on and off 
the plasmid is not particularly difficult.   Bacterial scissors-and-zippers 
units known as "transposons" can knit plasmid DNA right into the central 
cell DNA -- or they can transpose new knowledge onto a plasmid.  These 
segments of loose DNA are aptly known as "cassettes."

	So when a bacterium is under assault by an antibiotic, and it 
acquires a resistance plasmid from who-knows where, it can suddenly 
find an entire arsenal of cassettes in its possession.  Not just resistance 
to the one antibiotic that provoked the response, but a whole Bible of 
resistance to all the antibiotics lately seen in the local microworld.   

	Even more unsettling news has turned up in a lab report in the 
Journal of Bacteriology from 1993.  Tetracycline-resistant strains in the 
bacterium Bacteroides have developed a kind of tetracycline reflex.  
Whenever tetracycline appears in the neighborhood, a Bacteroides 
transposon goes into overdrive, manufacturing R-plasmids at a frantic 
rate and then passing them to other bacteria in an orgy of sexual 
encounters a hundred times more frequent than normal.  In other words, 
tetracycline itself now directly causes the organized transfer of 
resistance to tetracycline.  As Canadian microbiologist Julian Davies 
commented in Science magazine (15 April 1994), "The extent and 
biochemical nature of this phenomenon is not well understood.  A number 
of different antibiotics have been shown to promote plasmid transfer 
between different bacteria, and it might even be considered that some 
antibiotics are bacterial pheromones."

	If this is the case, then our most potent chemical weapons have been 
changed by our lethal enemies into sexual aphrodisiacs.

	The greatest battlegrounds of antibiotic warfare today are 
hospitals.  The human race is no longer winning.  Increasingly, to enter a 
hospital can make people sick.  This is known as "nosocomial infection," 
from the Latin for hospital.  About five percent of patients who enter 
hospitals nowadays pick up an infection from inside the hospital itself.  

	An epidemic of acquired immune deficiency has come at a 
particularly bad time, since patients without natural immunity are forced 
to rely heavily on megadosages of antibiotics.  These patients come to 
serve as reservoirs for various highly resistant infections.  So do patients 
whose immune systems have been artificially repressed for organ 
transplantion.  The patients are just one aspect of the problem, though; 
healthy doctors and nurses show no symptoms, but they can carry strains 
of hospital superbug from bed to bed on their hands, deep in the pores of 
their skin,  and in their nasal passages.  Superbugs show up in food, fruit 
juices, bedsheets, even in bottles and buckets of antiseptics.   

	The advent of antibiotics made elaborate surgical procedures safe 
and cheap; but nowadays half of nosocomial infections are either surgical 
infections, or urinary tract infections from contaminated catheters.   
Bacteria are attacking us where we are weakest and most vulnerable, and 
where their own populations are the toughest and most battle-hardened.  
From hospitals, resistant superbugs travel to old-age homes and day-care 
centers, predating on the old and the very young.  

	*Staphylococcus aureus,* a common hospital superbug which 
causes boils and ear infections, is now present in super-strains highly 
resistant to every known antibiotic except vancomycin.  Enterococcus is 
resistant to vancomycin, and it has been known to swap genes with 
staphylococcus.  If staphylococcus gets hold of this resistance 
information, then staph could become the first bacterial superhero of the 
post-antibiotic era, and human physicians of the twenty-first century 
would be every bit as helpless before it as were physicians of the 19th.  In 
the 19th century physicians dealt with septic infection by cutting away 
the diseased flesh and hoping for the best.
   
	Staphylococcus often lurks harmlessly in the nose and throat.  
*Staphylococcus epidermis,* a species which lives naturally on human 
skin, rarely causes any harm, but it too must battle for its life when 
confronted with antibiotics.   This harmless species may serve as a 
reservoir of DNA data for the bacterial resistance of other, truly lethal 
bacteria.  Certain species of staph cause boils, others impetigo.  Staph 
attacking a weakened immune system can kill, attacking the lungs 
(pneumonia) and brain (meningitis).  Staph is thought to cause toxic shock 
syndrome in women, and toxic shock in post-surgical patients.
  
	A 1994 outbreak of an especially virulent strain of the common 
bacterium Streptococcus, "necrotizing fasciitis," caused panic headlines 
in Britain about "flesh-eating germs" and "killer bugs."  Of the fifteen 
reported victims so far, thirteen have died.
 
	A great deal has changed since the 1940s and 1950s.  Strains of 
bacteria can cross the planet with the speed of jet travel, and populations 
of humans -- each with their hundred trillion bacterial passengers -- 
mingle as never before.  Old-fashioned public-health surveillance 
programs, which used to closely study any outbreak of bacterial disease, 
have been dismantled, or put in abeyance, or are underfunded.   The 
seeming triumph of antibiotics has made us careless about the restive 
conquered population of bacteria.   

	Drug companies treat the standard antibiotics as cash cows, while 
their best-funded research efforts currently go into antiviral and 
antifungal compounds.   Drug companies follow the logic of the market; 
with hundreds of antibiotics already cheaply available, it makes little 
commercial sense to spend millions developing yet another one.   And the 
market is not yet demanding entirely new antibiotics, because the 
resistance has not quite broken out into full-scale biological warfare.   
And drug research is expensive and risky.  A hundred million dollars of 
investment in antibiotics can be wiped out by a single point-mutation in a 
resistant bacterium.
 
	We did manage to kill off the smallpox virus, but none of humanity's 
ancient bacterial enemies are extinct.   They are all still out there, and 
they all still kill people.   Drug companies mind their cash flow, health 
agencies become complaisant, people mind what they think is their own 
business, but bacteria never give up.  Bacteria  have learned to chew up, 
spit out, or shield themselves from any and every drug we can throw at 
them.  They can now defeat every technique we have.  The only reason true 
disaster hasn't broken out is because all bacteria can't all defeat all the 
techniques all at once.  Yet.

	There have been no major conceptual breakthroughs lately in the 
antibiotic field.  There has been some encouraging technical news, with 
new techniques such as rational drug design and computer-assisted 
combinatorial chemistry.   There may be entirely  new miracle drugs just 
over the horizon that will fling the enemy back once again, with enormous 
losses.   But on the other hand, there may well not be.  We may already 
have discovered all the best antibiotic tricks available, and squandered 
them in a mere fifty years.  

	Anyway, now that the nature of their resistance is better 
understood, no bacteriologist is betting that any new drug can foil our 
ancient enemies for very long.  Bacteria are better chemists than we are 
and they don't get distracted.

	If the resistance triumphs, it does not mean the outbreak of 
universally lethal plagues or the end of the human race.   It is not an 
apocalyptic problem.  What it would really mean -- probably -- is a slow 
return, over decades, to the pre-antibiotic bacterial status-quo.   A return 
to the bacterial status-quo of the nineteenth century.   

	For us, the children of the miracle, this would mean a truly shocking 
decline in life expectancy.  Infant mortality would become very high; it 
would once again be common for parents to have five children and lose 
three.  It would mean a return to epidemic flags, quarantine camps, 
tubercular sanatariums, and leprosariums.  

	Cities without good sanitation -- mostly Third World cities -- 
would suffer from water-borne plagues such as cholera and dysentery.  
Tuberculosis would lay waste the underclass around the world.  If you cut 
yourself at all badly, or ate spoiled food, there would be quite a good 
chance that you would die.   Childbirth would be a grave septic risk for the 
mother.

	The practice of medicine would be profoundly altered.  Elaborate, 
high-tech surgical procedures, such as transplants and prosthetic 
implants, would become extremely risky.  The expense of any kind of 
surgery would soar, since preventing infection would be utterly necessary 
but very tedious and difficult.   A bad heart would be a bad heart for life, 
and a shattered hip would be permanently disabling.  Health-care budgets 
would be consumed by antiseptic and hygienic programs.   

	Life without contagion and infection would seem as quaintly exotic 
as free love in the age of AIDS.   The decline in life expectancy would 
become just another aspect of broadly diminishing cultural expectations 
in society, economics, and the environment.   Life in the developed world 
would become rather pinched, wary, and nasty, while life in the 
overcrowded human warrens of the megalopolitan Third World would 
become an abattoir.   

	If this all seems gruesomely plausible, it's because that's the way 
our ancestors used to live all the time.   It's not a dystopian fantasy; it 
was the miracle of antibiotics that was truly fantastic.  It that miracle 
died away, it would merely mean an entirely natural return to the normal 
balance of power between humanity and our invisible predators.  

	At the close of this century, antibiotic resistance is one of the 
gravest threats that confronts the human race.  It ranks in scope with 
overpopulation, nuclear disaster, destruction of the ozone, global 
warming, species extinction and massive habitat destruction.  Although it 
gains very little attention in comparison to those other horrors, there is 
nothing theoretical or speculative about antibiotic resistance.  The mere 
fact that we can't see it happening doesn't mean that it's not taking place.  
It is occurring, stealthily and steadily, in a world which we polluted 
drastically before we ever took the trouble to understand it.  

	We have spent billions to kill bacteria but mere millions to truly 
comprehend them.  In our arrogance, we have gravely underestimated our 
enemy's power and resourcefulness.   Antibiotic resistance is a very real 
threat which is well documented and increasing at considerable speed.  In 
its scope and its depth and the potential pain and horror of its 
implications, it may the greatest single menace that we human beings 
confront -- besides, of course, the steady increase in our own numbers.  
And if we don't somehow resolve our grave problems with bacteria, then 
bacteria may well resolve that population problem for us.   
	         
---

Bruce Sterling

Literatură gratuită:  Nu pentru uz comercial

F&SF Science Column #15:  "Rezistență amară"


	Două sute de mii de bacterii s-ar putea ascunde cu ușurință sub partea
de sus a acestui punct și virgulă; dar, ca să ne concentrăm pe un subiect
care de obicei ne scapă din vedere și din minte, hai să ne imaginăm altfel.
Să presupunem că o bacterie ar avea dimensiunea unui vagon-cisternă de
cale ferată.

	Acum, când această creatură, bacteria, nu mai are doar trei microni,
ci e suficient de mare încât să ne strivească, putem în sfârșit să ne
imaginăm mai clar problema. Primul lucru pe care îl observăm este că
bacteria folosește niște biciuri lungi și puternice, care se învârt ca un
tirbușon cu o viteză amețitoare de 12.000 de rotații pe minut. Când are
spațiu și motiv să se miște, bacteria poate înota zece lungimi de corp pe
secundă. Pentru un om, ar însemna să alergi cu 65 de kilometri pe oră.

	Capetele acestor biciuri rotative sunt bine fixate în niște butuci
motorizati, acționați de protoni. Pare nefiresc ca o ființă vie să folosească
roți care se învârt ca organe, dar bacteriile nu sunt deloc deranjate de
ideile noastre limitate despre ce e „firesc”.

	Bacteria, care lucrează neîncetat în micile sale fabrici metabolice
interioare, este învăluită într-un nor de secreții uleioase proprii. Flagelii
(rotilele acelea care se învârt) sunt bine înfipți în pielea exterioară a
bacteriei, o coajă alunecoasă, neregulată, ca o armură. Dacă ne uităm mai
de aproape (ferindu-ne de biciuri și de norul de mucus), descoperim că
peretele exterior al celulei este o rețea dublă de polimeri împletiți, două
straturi regulate, aproape cristaline, de lanțuri macromoleculare, ceva
asemănător cu o minge de plastic dur, plină de găuri.

	Armura aceasta cu ochiuri, cutată și umflată pe alocuri, e presărată
cu sute de orificii care absorb și elimină substanțe încontinuu. Acestea
sunt „porinele” bacteriei, pori formați din membrană proteică rulată, ca
niște ziare ude, strânse și împinse prin armură spre exterior.

	La scara noastră, ar fi aproape imposibil să bei printr-un ziar rulat
și îmbibat cu apă, dar în lumea minusculă a bacteriei, osmoza e o forță
uriașă. Presiunea osmotică din interiorul bacteriei poate ajunge la 4,9 kg pe
centimetru pătrat - de cinci ori mai mare decât presiunea atmosferică.
În aceste condiții, chiar are sens să fii construit ca un vagon-cisternă.

	Bacteria noastră se laudă cu pompe electrochimice foarte
sofisticate, care funcționează prin porine specializate, capabile să
soarbă și să scuipe exact amestecul potrivit de substanțe. Când
funcționează la turație maximă, într-un bulion nutritiv de murdărie
delicioasă, vagonul nostru-cisternă poate pompa destulă „energie” cât să
își dubleze dimensiunea în doar douăzeci de minute. Și nu e tot: în
aceleași douăzeci de minute, bacteria poate construi de la zero o copie
identică a sa.

	Sub peretele exterior al scoarței protectoare se află un spațiu unsuros
plin de substanță lipicioasă reactivă chimic. Acesta este periplasma.
Periplasma e un harababură înșelătoare de proteine de legătură și enzime
digestive, care pot trage fragmente gustoase de murdărie direct prin coajă
și le pot desface pentru a fi asimilate, ca niște dinți chimici. Tot aici
se găsesc și chemoreceptori, echivalentul bacterian al nărilor sau papilelor
gustative.

	Sub stratul vâscos al periplasmei se află membrana interioară a
celulei, un loc delicat, dar extrem de viu, plin de o rețea complexă de
schele chimice, unde se desfășoară toată munca de pompare și asamblare
moleculară.

	În interiorul membranei se află citoplasma, o pastă bogată în săruri,
zaharuri, vitamine, proteine și grăsimi – adevărata comoară a
vagonului-cisternă.

	Dacă bacteria noastră are noroc, deține și câteva plazmide utile.
Un plazmid este un inel de ADN străin, un fel de franciză genetică
temporară care se instalează în citoplasma altcuiva. Dacă bacteria nu are
noroc, e infectată de un bacteriofag, un virus cu modus operandi de
plazmid, dar cu propriile sale planuri de prădător.

	Bacteria are și propriul său material genetic. Celulele eucariote –
din care suntem făcuți noi, oamenii – au un nucleu de ADN ordonat,
bine delimitat, învelit ferm într-o membrană. Dar bacteriile sunt
procariote, cea mai veche formă de viață cunoscută, și au o atitudine
față de ADN care, după standardele noastre, pare șocant de „liberală”.
ADN-ul bacterian stă împrăștiat în citoplasma vâscoasă ca o dublă helix
circulară, încâlcită și noduroasă ca un ghem de tăiței uscați.

	Orice plazmid sau transpozon care trece pe acolo cu o „foarfecă
genetică” și un fermoar e binevenit să taie sau să adauge informație, iar
dacă mutația nu reușește, atunci... asta e, așa e-n tenis. O bacterie are
de obicei aproximativ 200.000 de surori clonă în spațiul unui punct de creion,
gata să preia ștafeta dacă un experiment genetic dă greș. Când te poți clona
la fiecare douăzeci de minute,încălcarea regulilor darwiniste devine doar
un condiment al vieții.

	Bacteriile trăiesc oriunde e umezeală. În apă. În noroi. În aer, ca
spori sau pe particule de praf. În zăpadă topită, în izvoare vulcanice
clocotind. În sol, în numere incredibile. În tot ecosistemul acestei planete,
orice lichid cu materie organică, sau pe orice aliment cu un strop de
umezeală, orice nu e sărat, mumificat, murat, otrăvit, arzând sau înghețat
bocnă, va fi invadat de bacterii dacă e expus la aer. Mâncarea
neprotejată se strică mereu dacă e lăsată afară. E atât de evident, încât
pare o lege a fizicii, ca gravitația sau entropia; dar nu e așa, ci doar
rezultatul antreprenoriatului neobosit al unor organisme invizibile, care
nu dau doi bani pe interesele noastre.

	Bacteriile trăiesc pe și în interiorul oamenilor. Au făcut-o
dintotdeauna; bacteriile trăiau pe noi cu mult înainte ca specia noastră să
devină umană. Se strecoară pe noi din primele clipe în care suntem ținuți
la pieptul mamei. Trăiesc pe noi, și mai ales în noi, cât timp trăim. Iar
când murim, alte bacterii se ocupă să ne recicleze.

	Un adult poartă în corp cam o jumătate de kilogram de bacterii
comensale; cam o sută de trilioane de indivizi. Avem o adevărată grădină
de bacterii specializate care trăiesc pe om – E. coli vagon-cisternă,
stafilococi sferici, streptococi, corynebacterii, micrococi și altele. În
mod normal, acești locatari nu ne fac rău. Dimpotrivă, bacteriile noastre
obișnuite se organizează într-un fel de bande organizate, monopolizând
nutrienții disponibili și ținând la distanță alte bacterii rivale care ar vrea
să prospere pe seama noastră într-un mod mult mai brutal.

	Dar bacteriile, chiar și cele care trăiesc în noi toată viața, nu ne
sunt prietene. Sunt ființe dintr-o lume cu totul diferită de a noastră, o
lume mult mai veche decât cea a mamiferelor multicelulare. Sunt multe,
mici, miros urât și nu au niciun pic de simpatie pentru noi.

	Așadar, vagonul nostru-cisternă se avântă prin nămolul său natal,
tremurând sub loviturile moleculare ale mișcării browniene, vânând o
urmă chemotactică spre un teren de vânătoare mai bogat și mai murdar,
și își face periodic copii. E o existență extrem de rapidă și frenetică.
Bacteriile petrec cea mai mare parte a timpului flămânde, pentru că
dacă sunt bine hrănite, se dublează la fiecare douăzeci de minute, iar
asta le aduce rapid înapoi la înfometare. Nu există mofturi în viața
bacteriilor. Sunt extrem de concentrate pe ce au de făcut. Furnicile
par leneșe pe lângă ele.

	Așa a mers totul în lumea ciudată a vagonului-cisternă, o lume
primitivă și totodată sofisticată, frenetică și arhaică. Până când s-a
petrecut un miracol. Miracolul „medicamentelor minune”: antibioticele.







	Sir Alexander Fleming a descoperit penicilina în 1928, iar puterea
sulfonamidelor a fost recunoscută de cercetătorii din industria
farmaceutică în 1935, dar antibioticele au intrat cu adevărat în uz medical
larg abia în anii 1940 și 1950. Efectele asupra lumii ascunse a bacteriilor
au fost devastatoare. Bacteriile care petrecuseră milenii întregi decimând
specia umană au fost, la rândul lor, decimate rapid și fără milă. Întreaga
structură a mortalității umane s-a schimbat radical, într-un atac
fulgerător asupra bacteriilor, venit din partea inteligenței organizate.

	La începutul secolului trecut, în anul 1900, înainte de antibiotice,
patru dintre primele zece cauze de deces în Statele Unite erau de natură
bacteriană. Cele mai cunoscute erau tuberculoza („ciuma albă”,
*Mycobacterium tuberculosis*) și pneumonia (*Streptococcus pneumoniae*,
*Pneumococcus*). Rata de mortalitate din cauza gastroenteritei
(*Escherichia coli*, diverse specii de *Campylobacter* etc.) era mai mare
decât cea a bolilor de inimă. Pe locul zece se afla difteria
(*Corynebacterium diphtheriae*). În coada listei bacteriene se mai găseau
gonoreea, meningita, septicemia, dizenteria, febra tifoidă, tusea
convulsivă și multe altele.

	La sfârșitul secolului, toate aceste boli bacteriene (cu excepția
pneumoniei) dispăruseră din top zece. Fuseseră înlocuite de boli de inimă,
cancer, accident vascular cerebral și chiar de „luxuri” ale mortalității
postindustriale, precum accidentele, omuciderile și sinuciderile. Toate
datorită miracolului antibioticelor.

	Penicilina, în special, a fost o superarmă chimică devastatoare. În
epoca de glorie a penicilinei, cea mai mică urmă din această substanță
intrat în celulă făcea ca bacteria nefericită să explodeze, la propriu.
Acest efect se numește „lizare”.

	Penicilina provoacă lizarea bacteriilor datorită unei structuri
chimice numite „beta-lactam”. Beta-lactamul este un inel amidaic ciclic cu
patru membri, o structură moleculară care seamănă fatal cu mecanismele
chimice pe care bacteria le folosește pentru a-și construi peretele celular.

	Pereții celulari ai bacteriilor sunt alcătuiți în principal din
peptidoglican, o moleculă asemănătoare plasticului, legată în lanțuri
pentru a forma o rețea dură și rezistentă. O bacterie este aproape
întotdeauna în creștere, reparând daune sau reproducându-se, așa că
există mereu zone „nefinisate” în peretele său celular care necesită
reparații.

	Procesul e sofisticat. Mai întâi, fragmente de glicani încă
nepeptidizați sunt asamblate în citoplasmă. Apoi, aceste bucăți de glicani
sunt transportate la peretele celular de o rețea de molecule purtătoare de
lipide și sunt montate la locul lor. În final, peptidoglicanul este împletit
de enzime catalitice și lăsat să se întărească.

	Dar beta-lactamul e ca o cheie aruncată în angrenaj: atacă enzima
care leagă bucățile de peptidoglican între ele. Rezultatul? E ca și cum ai
construi un zid de cărămizi fără mortar; bucățile nelegate se sparg sub
presiunea osmotică, iar celula își varsă conținutul catastrofal și moare.

	Bacteriile gram-negative, de tipul vagon-cisternă pe care l-am
descris, au un perete celular dublu, cu o armură exterioară și o membrană
interioară, ca un cauciuc cu cameră. Uneori pot supraviețui unui atac cu
beta-lactam, dacă nu se scurg până la moarte. Dar bacteriile gram-pozitive
sunt construite mai simplu, cu un singur perete, iar pentru ele o
perforare cu beta-lactam e o condamnare la moarte rapidă.

	Beta-lactamul nu doar că poate imita, submina și distruge enzimele
de asamblare, dar poate chiar să „mănânce” mortarul de lanțuri peptidice
deja pus la loc. Iar cum celulele mamiferelor nu folosesc niciodată
peptidoglicani, ele nu sunt afectate de penicilină (deși penicilina poate
provoca uneori reacții alergice grave la anumiți pacienți sensibili).

	Chimiștii farmaceutici au jubilat la această descoperire care a
schimbat lumea și au început să modifice produsele beta-lactam,
descoperind sau producând tot felul de variante brevetabile și
comercializabile. Astăzi există peste cincizeci de tipuri de peniciline și
șaptezeci și cinci de cefalosporine, toate folosind inele beta-lactam într-o
formă sau alta.

	Căutarea entuziastă a unor noi miracole medicale a scos la iveală
substanțe care atacă bacteriile prin metode și mai ingenioase. Au fost
descoperite antibiotice care pot bloca sau perturba sinteza proteică a
celulei: tetraciclină, streptomicină, gentamicină, cloramfenicol. Aceste
medicamente pătrund prin porine adânc în citoplasmă și se fixează pe
diversele puncte vulnerabile din fabricile de proteine ARN. Sabotajul
ARN-ului oprește metabolismul de bază al celulei, iar bacteria se sufocă
și moare.

	Ultima mare metodă de atac antibiotic a fost un asalt asupra
ADN-ului bacterian. Compuși precum sulfonamidele, chinolonele și
diaminopirimidinele blochează ADN-ul bacterian, îi rup lanțurile sau
distrug mecanismul de copiere care citește din ADN și ajută la replicarea
lui. Sau pot distruge materiile prime nucleotidice ale ADN-ului înainte ca
acestea să fie integrate în codul genetic. Atacul asupra ADN-ului
bacterian a fost cel mai sofisticat atac de până atunci, dar, din păcate,
acești „sabotorii” ai ADN-ului tind să fie toxici și pentru celulele
mamiferelor. Așa că au fost folosiți mai puțin. În plus, erau scumpi.

	În războiul dintre specii, omenirea găsise un arsenal complet și
variat. Antibioticele puteau sparge pereții celulari, sugruma fluxul vital de
proteine și chiar lovi sau otrăvi ADN-ul bacterian, centrul de comandă
și control. Victoria a fost rapidă, părea definitivă, iar stăpânirea
intelectului uman asupra tărâmului microbilor fără creier era considerată
de la sine înțeleasă. Lumea bacteriilor devenise un imperiu comercial de
exploatat de către mamiferele ingenioase.

	Producția, comercializarea și consumul de antibiotice au crescut
constant. În prezent, aproximativ 100.000 de tone de antibiotice sunt
fabricate anual la nivel global. Este o piață de cinci miliarde de dolari.
Antibioticele sunt ieftine, mult mai ieftine decât curățenia igienică, care
consumă timp și forță de muncă. În multe țări, aceste medicamente
miraculoase sunt vândute la pachet, fără rețetă, în doze uriașe.

	Nici oamenii nu au fost singurii mamifere care au beneficiat. Timp
de decenii, antibioticele au fost administrate în mod obișnuit animalelor
de fermă americane. Sunt adăugate în mod regulat la hrana din marile
ferme de vite, și sunt date porcilor, chiar și puilor. Această practică
continuă pentru că un animal tratat cu antibiotice va lua în greutate mai
repede, va rămâne mai sănătos și va furniza pieței carne mai ieftină.
Protestele repetate ale autorităților americane de sănătate au fost
ocolite cu succes în instanțe și în Congres de către producătorii de
medicamente și interesele agroindustriale.

	Dejecțiile contaminate din ferme, conținând milioane de kilograme
de antibiotice diluate, ajung în râuri și bazine hidrografice unde trăiesc
bacteriile libere ale lumii.

	În orașe, sistemele municipale de canalizare sunt adevărate plăci
Petri uriașe cu antibiotice diluate și bacterii care trăiesc pe oameni.




	Bacteriile nu stau locului. Vor încerca din nou, la fiecare douăzeci
de minute. Și nu dorm niciodată.

	Experții știau încă din anii 1940 și 1950 că bacteriile pot și vor
suferi mutații ca răspuns la presiunea de selecție, la fel ca orice alt
organism. Știau că bacteriile trec prin multe generații foarte rapid și că
sunt extrem de prolifice. Dar părea că orice bacterie ar fi extrem de
norocoasă să sufere o mutație care să reziste cu succes chiar și la un
singur antibiotic. Să complice această șansă evoluând să reziste la două
antibiotice deodată părea aproape imposibil. Bacteriile erau la mila
noastră. Nu păreau mai probabile să reziste la penicilină și tetraciclină
decât o pădure tropicală poate rezista la buldozere și drujbe.

	Totuși, din motive de comoditate și profit, antibioticele odinioară
miraculoase au devenit o banalitate zilnică. O ceață chimică generală de
antibiotice s-a răspândit pe planetă. Un număr uriaș de bacterii, în toate
nișele vieții bacteriene, primeau o mulțime de șanse să supraviețuiască
antibioticelor.

	Mai rău, bacteriologii s-au înșelat în privința modului în care
bacteriile răspund la o provocare.

	Bacteriile vor încerca orice. Nu fac distincții clare între propriul
lor ADN, ADN-ul unui partener, ADN-ul altei specii, ADN viral, ADN de
plazmid sau chiar hrană.

	Această trăsătură a bacteriilor e foarte străină experienței umane.
Dacă plămânii tăi ar fi distruși de fumat și i-ai cere câinelui tău un
plămân de rezervă, iar câinele, prietenos, ți-ar tuși un plămân și ți l-ar
da, ar fi un eveniment de-a dreptul neverosimil. Ar fi și mai miraculos
dacă ai putea înghiți plămânul câinelui și apoi să respiri cu el fără
probleme, în timp ce câinele și-ar crește calm unul nou. Dar în lumea
bacteriilor, astfel de miracole sunt la ordinea zilei.

	Bacteriile fac schimburi uriașe de ADN. Împart ADN între membrii
propriei specii, prin conjugare și transducție, dar îl pot codifica și în
plazmide sau transpozoni și îl pot trimite altor specii. Pot chiar găsi ADN
liber rămas de la bacterii moarte și îl pot mânca pe post de hrană, apoi
îl folosesc ca informație. Bucăți de ADN rătăcit pot fi adunate la
întâmplare în seringile moleculare ale virusurilor și injectate aleatoriu
în alte bacterii. Această orgie moleculară nu e ceea ce avea în minte
Gregor Mendel când descoperea legile eredității la mazăre, dar
bacteriile nu sunt mazăre, nu funcționează ca mazărea și nici n-au
făcut-o vreodată. Bacteriile fac lucruri extrem de ciudate și inventive cu
ADN-ul, iar dacă noi nu înțelegem sau nu simpatizăm, nu e problema lor,
ci a noastră.

	Unele dintre cele mai bune și mai inventive bacterii care fac
schimb de informații sunt și cele mai periculoase și toxice. De exemplu,
*Staphylococcus* (furuncule), *Haemophilus* (infecții ale urechii),
*Neisseria* (gonoree), *Pseudomonas* (abcese, infecții chirurgicale) și
chiar *Escherichia*, o bacterie comensală umană foarte comună.

	Când vine vorba de rezistența la antibiotice, bacteriile lucrează
împreună. Pentru că antibioticele nu fac distincții în lumea bacteriilor.
Ucid, sau încearcă să ucidă, orice bacterie întâlnesc.

	Dacă iei un antibiotic pentru o infecție la ureche, efectele nu se
limitează la mica minoritate de bacterii toxice din urechea ta. Fiecare
bacterie din corpul tău e atacată, toate cele o sută de trilioane. Cele mai
rezistente nu doar că vor supraviețui, dar vor păstra cu grijă și uneori
vor distribui pe scară largă informația genetică care le-a salvat.

	Rezistența bacteriilor, la fel ca atacul antibioticelor, e un efort
sofisticat și pe mai multe fronturi. Începe în afara celulei, unde unele
bacterii au învățat să elimine enzime defensive în norul de mucus care le
înconjoară – enzime numite beta-lactamaze, adaptate special să distrugă
beta-lactamul și să facă penicilina inutilă. La nivelul peretelui celular,
bacteriile au evoluat pereți mai groși și mai duri, mai puțin permeabili la
medicamente. Alte bacterii au pierdut anumite porine vulnerabile sau și-au
schimbat forma porinelor astfel încât antibioticele să fie excluse, nu
absorbite.

	În interiorul peretelui vagonului-cisternă, rezistența continuă.
Bacteriile fac depozite permanente de beta-lactamaze în substanța
exterioară a periplasmei, care vor descompune și digera medicamentele
înainte ca acestea să ajungă la miezul vulnerabil al celulei. Alte enzime au
evoluat care pot sparge sau neutraliza chimic alte antibiotice.

	În fabricile de pompe ale membranei celulare interne, au apărut
pompe noi care se leagă specific de antibiotice și le elimină din celulă
înainte să poată ucide. Alte bacterii și-au modificat fabricile interne de
proteine astfel încât linia de asamblare să nu mai ofere puncte de sabotaj
pentru antibioticele care acționează pe anumite situri. O altă strategie
este să construiască o capacitate de producție în exces, astfel încât în loc
de două sau trei linii de asamblare pentru proteine, o celulă mutantă să
aibă zece sau cincizeci, necesitând de zece sau cincizeci de ori mai mult
medicament pentru același efect. Alte bacterii au inventat proteine de
imunitate care se leagă de antibiotice și le fac niște bulgări inactivi.

	Câteodată – rar – o celulă vine cu o mutație utilă pe cont propriu.
Teoreticienii de acum patruzeci de ani aveau dreptate când credeau că
mutațiile defensive vor fi rare. Dar mutația spontană nu e deloc nucleul
rezistenței. Mult mai des, o bacterie pur și simplu află secretul prin
schimb de date genetice.

	Beta-lactamul este produs în natură de anumite mucegaiuri și fungi;
nu a fost inventat de oameni de la zero, ci descoperit într-o cutie Petri.
Beta-lactamul e vechi, și e foarte probabil ca și beta-lactamazele să fie la
fel de vechi.

	Bacteriologii au studiat doar câteva procente din multele
microorganisme din natură. Chiar și acele bacterii care au fost studiate nu
sunt deloc bine înțelese. Genele de rezistență la antibiotice pot fi prezente
în orice număr de specii diferite, așteptând doar presiunea de selecție ca
să se manifeste și să se răspândească în fondul genetic.

	Dacă penicilina e pulverizată peste biosferă, va rezulta moartea în
masă a bacteriilor. Dar orice microb rezistent la penicilină se va înmulți
rapid de milioane de ori, prosperând enorm în vidul de putere creat de
masacru. Genele care au dat câștigătorului norocos rezistența vor crește
și ele de milioane de ori, devenind mult mai disponibile. Și e mai rău:
pentru că adesea rezistența e purtată de plazmide, iar o singură bacterie
poate conține până la o mie de plazmide și le poate produce și răspândi
după bunul plac.

	Această cunoaștere genetică, odată răspândită, va rămâne probabil
o vreme. Bacteriile nu mor de bătrânețe. Nu sunt muritoare în sensul în
care înțelegem noi moartea. Dacă nu sunt ucise, bacteriile doar continuă
să se dividă și să se dubleze. Același „individ” bacterian poate produce
copii la fiecare douăzeci de minute, practic la nesfârșit. După miliarde de
generații și trilioane de variante, e probabil să existe încă câțiva
„bătrâni” identici cu strămoșii dintr-o epocă mult mai veche. Mai mult,
sporii bacterieni pot rămâne inactivi secole întregi, apoi să germineze în
câteva secunde și să continue ca și cum nimic nu s-ar fi întâmplat. Acest
lucru conferă fondului genetic bacterian – mai bine zis, unui ocean
genetic – o adâncime și o diversitate uriașă. E ca și cum un strămoș al
calului ar apărea la o cursă hipică de azi – și ar câștiga detașat.

	Pare probabil ca multe dintre mecanismele de rezistență bacteriană
să fi fost împrumutate sau „răpite” de la bacterii care produc ele însele
antibiotice. Genul Streptomyces care sunt filamentoase, gram-pozitive,
sunt omniprezente în sol; de fapt, mirosul caracteristic de „pământ”
proaspăt provine din produsele metabolice ale Streptomyces. Iar aceste
bacterii produc o mulțime de antibiotice, inclusiv streptomicină,
tetraciclină, neomicină, cloramfenicol și eritromicină.

	Oamenii au folosit otrăvurile antibiotice ale streptomicinei împotriva
tuberculozei, gonoreei, rickettsiei, chlamydiei și infecțiilor cu candida,
cu succes notabil. Dar făcând asta, am transformat un proces natural de
mică amploare într-unul industrial masiv.

	Streptomyces are deja secretul supraviețuirii propriilor otrăvuri.
Probabil și unii dintre vecinii săi. Dacă otrava e răspândită peste tot, în
fiecare nișă a biosferei, atunci vestea despre cum să supraviețuiești va
circula și ea.

	Iar când evanghelia rezistenței se răspândește, nu vine doar câte un
capitol o dată. În mod înfricoșător, tinde să vină sub formă de biblioteci
întregi. Un plazmid de rezistență (cunoscut cercetătorilor ca „R-plazmid”,
pentru că au devenit atât de comune) nu trebuie să se specializeze într-un
singur antibiotic. Există destul spațiu într-un inel de ADN de plazmid
pentru informații utile despre o mulțime de produse și procese diferite.
Mutarea datelor pe și de pe plazmid nu e deosebit de dificilă. Unități
bacteriene de tip „foarfece și fermoar” numite „transpozoni” pot împleti
ADN-ul plazmidului direct în ADN-ul central al celulei – sau pot
transpune cunoștințe noi pe un plazmid. Aceste segmente de ADN liber
sunt numite sugestiv „casete”.

	Așadar, când o bacterie e atacată de un antibiotic și dobândește un
plazmid de rezistență de nu se știe unde, poate descoperi brusc un întreg
arsenal de casete în posesia sa. Nu doar rezistență la antibioticul care a
provocat reacția, ci o întreagă Biblie de rezistență la toate antibioticele
întâlnite recent în microlumea locală.

	Știri și mai îngrijorătoare au ieșit la iveală într-un raport de
laborator din Journal of Bacteriology in 1993: tulpini de Bacteroides
rezistente la tetraciclină au dezvoltat un fel de reflex la tetraciclină.
Ori de câte ori tetraciclina apare în vecinătate, un transpozon Bacteroides
intră în supraturare, producând R-plazmide într-un ritm frenetic și apoi le
transmite altor bacterii într-o orgie de întâlniri sexuale de o sută de ori
mai frecvente decât normal. Cu alte cuvinte, tetraciclina însăși provoacă acum
direct transferul organizat al rezistenței la tetraciclină. După cum a comentat
microbiologul canadian Julian Davies în revista Science (15 aprilie 1994),
„Întinderea și natura biochimică a acestui fenomen nu sunt bine
înțelese. S-a demonstrat că mai multe antibiotice promovează transferul
de plazmide între bacterii diferite, și s-ar putea chiar considera că unele
antibiotice sunt feromoni bacterieni.”

	Dacă acesta e cazul, atunci cele mai puternice arme chimice ale
noastre au fost transformate de inamicii noștri letali în afrodisiace
sexuale.

	Cele mai mari câmpuri de luptă ale războiului antibiotic de azi sunt
spitalele. Rasa umană nu mai câștigă. Din ce în ce mai mult, a intra într-un
spital te poate îmbolnăvi. Acest lucru e cunoscut ca „infecție
nosocomială”, din latină pentru spital. Aproximativ cinci la sută dintre
pacienții care intră azi în spitale contractează o infecție chiar din
spital.

	O epidemie de imunodeficiență dobândită a venit într-un moment
deosebit de prost, deoarece pacienții fără imunitate naturală sunt forțați
să se bazeze masiv pe doze mari de antibiotice. Acești pacienți ajung să
servească drept rezervoare pentru diverse infecții extrem de rezistente.
La fel și pacienții cu sisteme imunitare suprimate artificial pentru
transplant de organe. Pacienții sunt doar un aspect al problemei; doctorii
și asistentele sănătoase nu prezintă simptome, dar pot transporta tulpini
de supermicrobi de la pat la pat pe mâini, adânc în porii pielii și în
pasajele nazale. Supermicrobii apar în mâncare, sucuri de fructe, lenjerie,
chiar și în sticle și găleți cu antiseptice.

	Apariția antibioticelor a făcut ca procedurile chirurgicale elaborate
să fie sigure și ieftine; dar astăzi jumătate din infecțiile nosocomiale sunt
fie infecții chirurgicale, fie infecții urinare de la catetere contaminate.
Bacteriile ne atacă acolo unde suntem cei mai slabi și vulnerabili și unde
propriile lor populații sunt cele mai dure și mai călite în luptă. Din
spitale, supermicrobii rezistenți ajung în aziluri și centre de îngrijire,
prădând bătrânii și foarte tinerii.

	*Staphylococcus aureus*, un supermicrob comun din spitale care
provoacă furuncule și infecții ale urechii, există acum în super-tulpini
foarte rezistente la orice antibiotic cunoscut, cu excepția vancomicinei.
Enterococcus este rezistent la vancomicină și se știe că face schimb de
gene cu stafilococul. Dacă stafilococul pune mâna pe această informație
de rezistență, atunci stafilococul ar putea deveni primul supererou
bacterian al erei post-antibiotice, iar medicii umani ai secolului XXI ar fi
la fel de neputincioși în fața lui ca medicii secolului XIX. În secolul XIX,
medicii tratau infecțiile septice tăind țesutul bolnav și sperând la ce e mai
bun.

	Stafilococul se ascunde adesea inofensiv în nas și gât.
*Staphylococcus epidermis*, o specie care trăiește natural pe pielea
umană, rareori provoacă vreun rău, dar și ea trebuie să lupte pentru viață
când se confruntă cu antibioticele. Această specie inofensivă poate servi
drept rezervor de date ADN pentru rezistența bacteriană a altor bacterii
cu adevărat letale. Anumite specii de stafilococ provoacă furuncule,
altele impetigo. Stafilococul care atacă un sistem imunitar slăbit poate
ucide, atacând plămânii (pneumonie) și creierul (meningită). Se crede că
stafilococul provoacă sindromul de șoc toxic la femei și șoc toxic la
pacienții post-operatori.

	O epidemie din 1994 a unei tulpini deosebit de virulente a
bacteriei comune Streptococcus, „fascita necrozantă”, a provocat titluri
panicarde în Marea Britanie despre „germeni care mănâncă carne” și
„microbi ucigași”. Din cei cincisprezece victime raportate până acum,
treisprezece au murit.

	Multe s-au schimbat de la anii 1940 și 1950. Tulpinile de bacterii
pot traversa planeta cu viteza avioanelor cu reacție, iar populațiile umane
– fiecare cu cele o sută de trilioane de pasageri bacterieni – se amestecă
precum niciodată înainte. Programele de supraveghere a sănătății
publice, care studiau atent orice izbucnire de boală bacteriană, au fost
desființate, puse în așteptare sau subfinanțate. Triumful aparent al
antibioticelor ne-a făcut neglijenți față de populația neliniștită de bacterii
cucerite.

	Companiile farmaceutice tratează antibioticele standard ca pe niște
vaci de muls, în timp ce cele mai bine finanțate cercetări ale lor merg
acum spre compuși antivirali și antifungici. Companiile farmaceutice
urmează logica pieței; cu sute de antibiotice deja disponibile ieftin, are
puțin sens comercial să cheltui milioane pentru a dezvolta încă unul. Iar
piața nu cere încă antibiotice complet noi, pentru că rezistența nu a
devenit încă un război biologic pe scară largă. Iar cercetarea de medicamente
este scumpă și riscantă. O sută de milioane de dolari investiți în
antibiotice pot fi anulați de o singură mutație punctuală într-o bacterie
rezistentă.

	Am reușit să omorâm virusul variolei, dar niciunul dintre vechii
dușmani bacterieni ai omenirii nu a dispărut. Toți sunt încă acolo și toți
încă ucid oameni. Companiile farmaceutice își urmăresc fluxul de numerar,
agențiile de sănătate devin autocomplezente , oamenii se ocupă de ce cred că
e treaba lor, dar bacteriile nu renunță niciodată. Bacteriile au învățat să
mestece, să scuipe sau să se protejeze de orice medicament le putem arunca.
Acum pot învinge orice tehnică avem. Singurul motiv pentru care nu a
izbucnit un dezastru adevărat este că nu toate bacteriile pot învinge toate
tehnicile deodată. Încă.

	Nu au existat descoperiri conceptuale majore recent în domeniul
antibioticelor. Au apărut unele vești tehnice încurajatoare, cu tehnici noi
precum proiectarea rațională a medicamentelor și chimia combinatorie
asistată de computer. S-ar putea să existe medicamente miraculoase
complet noi chiar după colț, care să arunce din nou inamicul înapoi, cu
pierderi uriașe. Dar, pe de altă parte, s-ar putea să nu fie așa. S-ar putea
să fi descoperit deja toate cele mai bune trucuri antibiotice disponibile și
să le fi risipit în doar cincizeci de ani.

	Oricum, acum că natura rezistenței lor este mai bine înțeleasă, niciun
bacteriolog nu pariază că vreun medicament nou poate păcăli vechii
noștri dușmani pentru mult timp. Bacteriile sunt chimiști mai buni decât
noi și nu se lasă distras.

	Dacă rezistența va triumfa, asta nu înseamnă izbucnirea unor ciume
letale universale sau sfârșitul rasei umane. Nu este o problemă
apocaliptică. Ceea ce ar însemna cu adevărat – probabil – este o
întoarcere lentă, de-a lungul deceniilor, la status-quo-ul bacterian pre-
antibiotic. O revenire la status-quo-ul bacterian al secolului XIX.

	Pentru noi, copiii miracolului, asta ar însemna o scădere cu adevărat
șocantă a speranței de viață. Mortalitatea infantilă ar deveni foarte mare;
ar fi din nou obișnuit ca părinții să aibă cinci copii și să piardă trei. Ar
însemna o revenire la steaguri de epidemie, tabere de carantină,
sanatorii pentru tuberculoși și leprozerii.

	Orașele fără o bună salubritate – în principal orașele din Lumea a
Treia – ar suferi de epidemii transmise prin apă, precum holera și
dizenteria. Tuberculoza ar devasta clasele de jos din întreaga lume. Dacă
te-ai tăia destul de rău sau ai mânca mâncare stricată, ar exista o șansă
destul de mare să mori. Nașterea ar fi un risc septic grav pentru mamă.

	Practica medicinei ar fi profund schimbată. Procedurile chirurgicale
elaborate, de înaltă tehnologie, precum transplanturile și implanturile
protetice, ar deveni extrem de riscante. Costul oricărui tip de operație ar
exploda, deoarece prevenirea infecțiilor ar fi absolut necesară, dar foarte
anevoioasă și dificilă. O inimă bolnavă ar rămâne o inimă bolnavă pe
viață, iar un șold zdrobit ar fi o dizabilitate permanentă. Bugetele de
sănătate ar fi consumate de programe antiseptice și igienice.

	Viața fără contagiune și infecție ar părea la fel de exotică ca dragostea
liberă în epoca SIDA. Scăderea speranței de viață ar deveni doar un alt
aspect al scăderii generale a așteptărilor culturale în societate, economie
și mediu. Viața în lumea dezvoltată ar deveni destul de strâmtă,
precaută și urâtă, în timp ce viața în aglomerațiile umane supraaglomerate
ale Lumii a Treia ar deveni un abator.

	Dacă totul pare atât de plauzibil și sumbru, este pentru că așa trăiau
strămoșii noștri tot timpul. Nu este o fantezie distopică; miracolul
antibioticelor a fost cu adevărat fantastic. Dacă acel miracol ar dispărea,
ar însemna doar o revenire complet naturală la echilibrul normal de putere
dintre omenire și prădătorii noștri invizibili.

	La sfârșitul acestui secol, rezistența la antibiotice este una dintre cele
mai grave amenințări care confruntă rasa umană. Se află la același nivel
cu suprapopularea, dezastrul nuclear, distrugerea stratului de ozon,
încălzirea globală, extincția speciilor și distrugerea masivă a habitatului.
Deși primește mult mai puțină atenție comparativ cu celelalte orori, nu
există nimic teoretic sau speculativ în privința rezistenței la antibiotice.
Faptul că nu o vedem întâmplându-se nu înseamnă că nu are loc. Se
întâmplă, pe furiș și constant, într-o lume pe care am poluat-o drastic
înainte să ne dăm vreodată silința să o înțelegem.

	Am cheltuit miliarde ca să ucidem bacteriile, dar doar milioane ca să
le înțelegem cu adevărat. În aroganța noastră, am subestimat grav puterea
și ingeniozitatea inamicului nostru. Rezistența la antibiotice este o
amenințare foarte reală, bine documentată și în creștere rapidă. Prin
amploarea, profunzimea și potențialul de durere și groază al implicațiilor
sale, poate fi cea mai mare amenințare cu care ne confruntăm noi,
oamenii – în afară, desigur, de creșterea constantă a propriului nostru
număr. Iar dacă nu ne rezolvăm cumva gravele probleme cu bacteriile,
atunci bacteriile s-ar putea să rezolve ele problema suprapopulării pentru
noi.