Warum sind Superbugs nicht schwächer als ihr Wildtyp?

(Diese Antwort steht im Zusammenhang mit meiner Antwort zu Bakterienresistenz gegen natürliche Antibiotika zur Biologie SE)

Zunächst einmal: Wenn es um die Evolution geht, spricht die Biologie nicht von “stark” und “schwach”, sie spricht von “Fitness” (z.B. “Überleben des Stärkeren”), bei der es darum geht, wie gut ein Organismus an seine Umwelt angepasst ist. Fitness schließt ein, wie gut er in seiner Umgebung überleben kann und inwieweit er lebenswichtige Nachkommen produzieren kann.

Dies erscheint logisch, denn in einer normalen Umgebung sollte der Wildtyp des Virus der stärkste sein. Jede Mutation davon soll das Medikament zurückschlagen, daher ist es nicht mehr das stärkste

Dies ist ein Missverständnis der Evolution. Der Wildtyp einer Spezies ist nicht der stärkste, der dieser Organismus sein kann. Dass es der Wildtyp ist, bedeutet nur, dass er sich entwickelt und verbreitet hat. Etwas, das sich nicht entwickelt, kann sich nicht ausbreiten (als hyperbolisches Beispiel mag es für den Menschen vorteilhaft sein, Flügel zu haben, aber da wir ihn nicht entwickelt haben, gehört er nicht zu unserem Wildtyp).

Es hilft auch, sich daran zu erinnern, dass “der Wildtyp” keine einheitliche Sache ist. Es gibt viele genetische Variationen, die wir immer noch als den Wildtyp betrachten. Selbst Bakterien, die sich durch ungeschlechtliche Fortpflanzung fortpflanzen, sind nicht alle gleich, selbst innerhalb eines Wirtes.

In der natürlichen Umgebung der Bakterien, von denen Sie sprechen, bringt eine Antibiotikaresistenz wenig Nutzen, weil sie ihr nicht begegnen. Wenn sie sich also entwickelt, wird sie diesen Organismen nicht zum Überleben verhelfen und würde sich nur zufällig in der gesamten Population verbreiten. Im Gegenteil, sie könnte sogar einen Nachteil mit sich bringen - zum Beispiel eine Penicillinresistenz, die die Produktion des Proteins Beta-Laktamase erfordert. In einer penicillinfreien Umgebung könnte dies nur ein kostspieliges Extra ohne Nutzen sein. Im Laufe der Zeit könnte es verloren gehen.

Bei einem Menschen, der Antibiotika einnimmt, sind diese Bakterien mit einer Antibiotikaresistenz jedoch tatsächlich fitter und haben einen Überlebensvorteil. Bakterien mit Mehrfachresistenzen sogar noch mehr. Zwischen Bakterien können diese Resistenzen tatsächlich durch eine so genannte “Transformation” übertragen werden, bei der genetisches Material aufgenommen wird, so dass die Entwicklung multipler Resistenzen ebenfalls nicht so ungewöhnlich ist, wie es scheinen mag.

Was Ihr Virusbeispiel betrifft, würde ich, ohne mehr zu wissen, vermuten, dass die Fitness-Reduktion bei dem resistenteren Virusstamm wahrscheinlich eine Nebenwirkung der Resistenz ist. Mehr oder weniger fit zu werden durch sich entwickelnde Therapieresistenz ist an sich kein Unterschied zwischen Viren und Bakterien. Ursprünge und Entwicklung der Antibiotikaresistenz Mechanismen der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika Was ist Fitness?

Kurz gesagt, weil Mutationen nicht als spezifisch definiert sind.

Eine Mutation eines beliebigen Bakteriums könnte eine Mutation sein, die schwach oder stark sein kann.

Schwach & Stark würde durch unsere Technologie, Behandlungen und unser Verständnis der Bakterien quantifiziert werden.

Es gibt zwei Faktoren, die für das Verständnis der Veränderung der Bakterien wichtig sind.

Epigenetische Adaptation (keine genetische Mutation)

Genetische Adaptation (genetische Mutation und Selektion)

Bakterien können große DNA-Stücke von anderen Bakterien, Viren und der Umwelt aufnehmen.

Wie wirkt sich selektiver Druck auf die Antibiotikaresistenz aus?

Damit ein Gen über einen längeren Zeitraum funktionsfähig und Teil des Bakteriengenoms bleibt, muss es dazu beitragen, das Überleben und/oder die Wettbewerbsfähigkeit der Bakterien zu verbessern. Wenn ein Gen aufhört, hilfreich zu sein, wird es schließlich nicht mehr funktionsfähig sein und aus dem Genom entfernt werden. Dies bedeutet, dass die Entwicklung und Aufrechterhaltung einer Antibiotikaresistenz in der Regel davon abhängt, dass die Bakterienpopulation häufig nicht-tödlichen Dosen des Antibiotikums ausgesetzt ist (Anmerkung: einige Bakterien sind von Natur aus resistent gegen bestimmte Antibiotika). Dieser Prozess eliminiert diejenigen Bakterien, die ihre Resistenz verloren haben, und erhöht den Prozentsatz der resistenten Bakterien. In der Praxis bedeutet dies, dass Antibiotikaresistenzen wahrscheinlich in Umgebungen entstehen, in denen Bakterien häufig Antibiotika ausgesetzt sind. Auf individueller Ebene bedeutet dies, dass eine Person eher eine antibiotikaresistente Infektion entwickelt, wenn sie sich einer langfristigen oder prophylaktischen Antibiotikabehandlung unterzieht, im Gegensatz zu kurzfristigen Antibiotikabehandlungen bei akuten Infektionen. Dies bedeutet auch, dass Bakterien die Resistenz gegen Antibiotika verlieren können, die nicht mehr häufig angewendet werden.

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