A baktériumok kémiai jelekkel kommunikálnak egymással – képesek érzékelni, hány társuk van a közelben, és ha a szám kellően nagy, akkor összefogni. „Együttműködésük számos kísérlet tanúsága szerint sokkal általánosabb jelenség, mint azt akár csak a közelmúltban is sejtettük” – írta Czárán Tamás, a biológiai tudományok doktora a Magyar Tudomány című szakfolyóiratban, 2010-ben. Egymás ellen is küzdenek rivális csoportjaik, a „nagy halakra” – akár emberekre – vadászók például bélrendszerünkbe kerülve képesek helyet csinálni maguknak ott tanyázó hasznos társaik kivégzésével. A jó hír az, hogy mára kellően sokat sikerült megtudnunk meglepően elmés fegyvereikről ahhoz, hogy saját maguk ellen fordíthassuk őket – derült ki a Journal of Bacteorology januári számának egyik cikkéből. Ellentétben a csaknem vaktában pusztító antibiotikumokkal, saját fegyvereiket bevetve úgy szabadulhatunk meg a kórokozóktól, hogy hasznos társaikat megkíméljük.

A történet 1954-ben kezdődött, amikor a párizsi Pasteur Intézet egyik kutatója, Francois Jacob felfedezte, hogy az egyik baktériumtörzs egyedei egy anyagot bocsátanak ki magukból, amely képes elpusztítani ugyanazon a fajon belül egy másik törzs egyedeit. Meglepődött, hiszen az akkor még viszonylag újdonságnak számító antibiotikumok számos baktériumfajt pusztítanak el egyszerre, nem csupán egyetlen törzset. A mérgező anyagot piocinnak nevezte el. Úgy tűnt, hihetetlenül erős méreg: egyetlen részecske elég egy baktérium pusztulásához. Később, amikor már elektronmikroszkóppal is meg tudták vizsgálni, kiderült a piocinról, hogy bakteriális szinten óriási méretű részecske, ami leginkább egy rakétára hasonlít: vastag cső, amelynek egyik végéből sok rostos szál áll ki. Mai ismereteink alapján azonban inkább az úszó akna és a szigonypuska kombinációjához hasonlíthatnánk, mert a modern képalkotó eljárások segítségével kiderült, hogy a vastag csövön belül van egy vékonyabb is. Amikor a rostos szálak megragadják az ellenséges baktériumot, a külső cső az áldozat sejtfalához tapad, a belső pedig szigonyként fúrja át, gyors pusztulást okozva. A gyilkos tehát nem méreggel dolgozik, ahogy először sejtették, hanem szúrófegyverrel.

A módszer csak a kiszemelt áldozatot károsítja, a többi sejt érintetlen marad. Pontosabban van még egy áldozat is: maga a fegyvert alkalmazó baktérium. Az eszközt ugyanis a baktérium sejtjén belül kell „összeszerelni”, és mivel meglehetősen nagy, csak a sejtfal szétszakadása árán lehet kilőni. Öngyilkos akcióról van tehát szó.

Mára az is kiderült, hogy sokféle baktérium képes ilyen „szigonyágyúkat” gyártani. Egyesek nagyobb élőlényeket is képesek elpusztítani velük. A mezőgazdaságban hasznos növények gyökerein élő lárvák ellen már sikerrel próbálták ki őket. A baktériumok egyike „szigonyágyújával” kilukasztja a lárvát, és mérget fecskendez bele (s ezzel el is pusztul). A lárva táplálkozása leáll, és amikor egy idő múlva legyengül, kiváló táplálék lesz a többi baktérium számára. A kamikazeakció tehát a „nagyobb jó” érdekében történik – egy mindenkiért. Kell-e jobb bizonyíték a baktériumok társadalmi viselkedésére?

Az okos baktériumok megoldották, hogy mindehhez öngyilkosságra se legyen szükség. Egyesek kitelepítették az „összeszerelő üzemet” a sejtjükön kívülre. Ha a szigony „odakint” készül, alkalmazásakor nem esik baja a gyártójának. Mások nem lövik ki, csak a sejtfelszínükön hordják a szigonyaikat és közelharchoz használják fel: megragadják vele az áldozatot, és mérget fecskendeznek bele. Képesek speciális mérgeket gyártani – minden potenciális áldozat ellen másfélét. Ezek a toxinok nagyon hatékonyak – a Bathi Egyetemen Nick Waterfield professzor csapata molylepkék lárvájába juttatta az egyiket, és abszolút halálosnak találta. Emlőssejtek ellen is bevethetők – nemrég számolt be róla a PNAS című tudományos folyóirat, hogy a kolerát okozó baktérium amőbákat és egérsejteket is képes halálosan megsebezni beépített szigonyaival. Az ilyen baktérium az emberi immunsejteket is átveri, amikor a bélrendszerünkbe jut: hagyja magát bekebelezni általuk, majd a trójai faló példájára belülről pusztítja el őket.

A baktériumok fegyvereinek saját maguk ellen fordítása akkor jutott a kutatók eszébe, amikor elgondolkodtak azon, vajon honnan jutottak a kórokozók ezekhez a szuperágyúkhoz. A fegyverek alakjából kiindulva arra jutottak, hogy az ún. bakteriofágok (a baktériumokat elpusztító még kisebb lények, vírusok) DNS-e épülhetett be az örökítőanyagukba. A hasonlóság nagyon jól kihasználható. Szinte minden baktériumnak megvan a maga fágja: az a vírus, amelyik képes megfertőzni, szaporodni benne, majd megölni. Fogtak tehát egy baktériumot, és örökítőanyagának azt a részét, amelyik eredeti fegyvereinek összeszerelését határozta meg, kicserélték egy olyan fágéval, amely az E. coli nevű, bélben élő kórokozót veszi célba. A kísérleti baktérium tehát most új, a fágtól vett fegyverével egy másik baktérium ellen fordult. Mivel ez a fegyver csak egyetlen célpont – az E. coli baktérium – ellen vethető be, az összes többi baktérium érintetlen marad. A fertőzött nyulakkal végzett kísérlet során a befecskendezett anyag sikeresen elmulasztotta a tüneteket – elsősorban az erős hasmenést.

A módszer kifejlesztője, az amerikai AvidBiotics nevű cég az első sikerek után súlyosabb betegségekért felelős kórokozók – mint a szalmonella, a kolera stb. – elleni fegyverekkel „szerelt fel” baktériumokat, sőt a 2011-es németországi (az uborkáról elhíresült) járványt okozó E. coli törzsek ellen is talált megoldást.

Nem csoda, hogy a cég első sikerei mind a bélrendszeren át a szervezetünkbe jutó kórokozók elleni fegyverekhez kapcsolódnak. Immunrendszerünk számára ugyanis ezek a szigonypuskák is idegen anyagot jelentenek, és rövid idő alatt hatástalanítaná őket, ha másképp, például injekcióval juttatnánk a betegekbe. Elméletileg persze lehetne olyan szerkezetű fegyvereket gyártani, amelyeket nem támad meg az immunrendszer, de a kutatók még messze járnak ennek kivitelezhetőségétől. Ehelyett a fejlesztés mai két fő iránya a belélegezhető változat kidolgozása (a tüdőbeli kórokozók elpusztítására van esély, mielőtt az immunrendszer hatástalanítaná a fegyvereket), illetve az ételekben a fogyasztás előtt elszaporodó baktériumok kiiktatása. A marhahúst fertőtlenítő baktériumpusztító baktériummal még az idén előállhat a fejlesztő cég.