Muł i gąbki nie znajdują się zbyt wysoko na liście życzeń większości nurków. Briana Murphy’ego, eksploratora głębin i naukowca z University of Illinois w Chicago, interesują jednak właśnie osady na dnie jezior i galaretowate stwory uczepione wraków.

Z niedawnego nurkowania w jeziorze Michigan wrócił z grudką błota, w której odkrył bakterie potrafiące wytwarzać dwa nieznane dotąd związki chemiczne. Testy laboratoryjne wykazały, że substancje te są zabójcze dla bakterii wywołujących gruźlicę – chorobę, z którą znane nam obecnie leki radzą sobie coraz gorzej. – Bakterie zwalczają się nawzajem od milionów lat. My to po prostu wykorzystujemy – mówi Murphy. 

Na całym świecie przybywa lekoodpornych drobnoustrojów. W ostatnich latach u pacjentów stwierdzono na przykład szczepy E. coli odporne na większość antybiotyków, w tym te uznawane przez lekarzy za leki ostatniej szansy. Ten niepokojący trend, dający mikrobom przewagę w wyścigu zbrojeń z ludzkością, napędza nadmierne stosowanie antybiotyków.  

– Rozwiązaniem problemu lekooporności może być znalezienie nowych substancji – twierdzi Murphy. Należy on do licznego grona współczesnych poszukiwaczy, którzy nadzieje na takie odkrycia wiążą z oceanami. 

W poszukiwaniu składników nowych leków na dnie oceanów

Od lodowatych mórz Arktyki i Antarktyki po ukrop buchający z kominów hydrotermalnych, od raf koralowych po dna jezior – wodny bezkres pokrywający aż 70 proc. Ziemi jest siedliskiem niewiarygodnej liczby istot żywych. Należą do nich zarówno zwierzęta, które ewolucyjnie wykształciły chemiczne środki obrony przed drapieżnikami i bakteriami, jak i najróżniejsze mikroorganizmy. Uważa się, że stanowią one około 90 proc. gatunków występujących w oceanach. To właśnie wśród nich naukowcy poszukują substancji, które mogłyby stać się podstawą nowych leków. 

Przeczesywanie świata przyrody w poszukiwaniu medykamentów to nic nowego. Łyknij aspirynę, a gnębiący cię ból głowy ukoi substancja wyodrębniona pierwotnie z wierzbowej kory. W związku z coraz częstszą lekoopornością bakterii rosną też nadzieje badaczy na znalezienie związków chemicznych, które natura wciąż skrywa w swojej aptece. Sęk w tym, by spośród milionów obiecujących substancji wyłuskać te, które naprawdę pomogą nam zwalczać choroby. 

– Zdecydowana większość badań nad nowymi lekami kończy się fiaskiem – przyznaje Murphy. – Bardzo trudno jest znaleźć substancję, która będzie działać na określoną chorobę i to jeszcze w środowisku tak złożonym jak ludzkie ciało. 

Aby zwiększyć szanse na sukces, Murphy pracuje nad usprawnieniem procedury gromadzenia próbek. W tym elemencie badań nad lekami rewolucji nie było od dziesiątek lat. Murphy uważa, że poszukiwanie związków w miejscach ich występowania jest niezmiernie ważnym etapem całej procedury. Postanowił więc zaangażować w niego jak najszersze grono osób.

Podczas niezobowiązujących pogawędek z innymi nurkami Murphy’emu przyszło do głowy, by poszukiwania prowadzić wśród żyjących we wrakach gąbek. Te niepozorne zwierzęta spędzają większość życia w tym samym miejscu, filtrując z wody pokarm, a wraz z nim – nieprzebrane ilości bakterii. – Bakterie to od 30 do 40 proc. biomasy gąbek – wyjaśnia badacz.  

Organizmy te są bardzo pospolite w amerykańskich Wielkich Jeziorach, ale niemal nic o nich nie wiemy. Zamiast jednak sam wyruszyć na poszukiwania i zbiory, co jest bardzo żmudnym i czasochłonnym zadaniem, Murphy poprosił kolegów dzielących z nim podwodne pasje, by przy okazji kolejnych nurkowań zbierali próbki. Wyposażył ich też w niezbędny do tego sprzęt. Wkrótce otrzymał pocztą ponad 40 przesyłek z fragmentami wodnych stworzeń.

W 2016 r. rozszerzył projekt na całe Wielkie Jeziora, licząc na zebranie próbek z jak największego obszaru. Ostatecznym celem ma być sporządzenie map rozmieszczenia gąbek i bakterii we wszystkich zbiornikach, by w przyszłości skoncentrować badania na najbardziej obiecujących obszarach. 

Wraki statków służą za sztuczne rafy i dom dla wielu gatunków roślin i zwierząt / fot. Nigel Roddis/Getty Images

Leki wyłowione z głębin

Gdy specjaliści od bioprospekcji, czyli poszukiwania właściwości użytkowych organizmów żywych, zainteresowali się w latach 50. XX w. oceanami, badania rozpoczęli od raf koralowych. Owe tętniące życiem ekosystemy są siedliskiem milionów gatunków, wydawały się zatem oczywistym obszarem poszukiwań. Pochodzące z nich substancje faktycznie znalazły wiele zastosowań, m.in. w farmacji.

Jedną z pierwszych był używany w chemioterapii arabinozyd cytozyny, zatwierdzony do użytku w Stanach Zjednoczonych w 1969 r. i wyodrębniony z gąbki rosnącej na jednej z raf u brzegów Florida Keys. Inny stosowany w terapii nowotworów związek, trabektedyna, pochodzący z karaibskiej osłonicy, jest w użyciu w Europie od 2007 r., a w USA – od 2015 r. 

Inni badacze postanowili zanurkować po nowe substancje znacznie głębiej. Międzynarodowy zespół PharmaSea pod wodzą prof. Marcela Jasparsa poszukuje nowych antybiotyków na dnie rowów oceanicznych, czyli w najgłębszych zakamarkach mórz. Jaspars opisuje je jako „negatywy wysp”, skierowane z dna nie ku powierzchni, lecz w głąb ziemi. – Niewykluczone, że w każdym z takich rowów procesy ewolucyjne zachodziły w odmienny sposób przez miliony lat – mówi.  

Prof. Jaspars wraz ze współpracownikami posyła więc bezzałogowe batyskafy tysiące metrów pod wodę, by pobrać próbki nieznanych gatunków bakterii. Ostatnio udało im się znacznie usprawnić sposoby na utrzymywanie tych organizmów przy życiu w warunkach laboratoryjnych, co umożliwia prowadzenie eksperymentów.

Jaspars mówi, że wykonali ok. 100 tys. testów, a jednym z najważniejszych obszarów ich badań są tzw. patogeny z grupy ESKAPE. Tych sześć szczepów bakterii wykazuje ostatnio coraz wyższą odporność na znane nam antybiotyki. 

PharmaSea skupiła się na dwóch związkach chemicznych, które da się wytwarzać laboratoryjnie na większą skalę, i postanowiła poddać je badaniom przedklinicznym. Największe nadzieje wiążą w tej chwili z substancjami, które mogą okazać się skuteczne w leczeniu chorób układu nerwowego, zwłaszcza epilepsji i Alzheimera

Kto na tym zarobi? 

Do kogo będą jednak należały te znaleziska z głębin? Słowo „bioprospekcja” kojarzy się nie najlepiej – np. z wyłudzaniem od rdzennych ludów sekretów ich tradycyjnej medycyny w zamian za groszową rekompensatę. Ostatnio na szczęście sytuacja nieco się poprawiła. W powszechnym użyciu są obecnie zapisy o podziale zysków z odkryć. Przed rozpoczęciem pobierania próbek badacze podpisują zwykle umowy z krajami, na terenie których zamierzają działać.

W 2010 r. wszedł w życie międzynarodowy Protokół z Nagoi, który nakłada na naukowców prawny obowiązek zawierania takich kontraktów. Nie wszystkie kraje podpisały się jednak pod tym porozumieniem – na liście sygnatariuszy w oczy rzuca się zwłaszcza brak USA. 

Co więcej, 200 mil morskich od brzegów zaczynają się tzw. morza otwarte, które nie należą do nikogo. Egzekwowanie prawa na tych obszarach jest trudne. Konwencja Narodów Zjednoczonych o prawie morza (UNCLOS) reguluje niektóre rodzaje działalności, jak choćby podwodne górnictwo i instalowanie podmorskich kabli, ale o bioróżnorodności nie ma w tym dokumencie ani słowa. Rozmowy o uchwaleniu dotyczących tej dziedziny poprawek rozpoczęły się w marcu 2020 r. 

Opinie i propozycje są bardzo różne. – Grupa G77 [nieformalne zrzeszenie państw Azji, Afryki i Ameryki Łacińskiej], w tym Chiny, uważa, że przyrodnicze zasoby oceanów powinny stanowić wspólne dziedzictwo ludzkości, z którego wszyscy mogą korzystać na równi – wyjaśnia prof. Jaspars. W myśl tych zasad pojedyncze kraje lub firmy nie mogłyby czerpać z nich wyłącznych korzyści. 

Inny pomysł to idea Wolności Mórz Otwartych, forsowana przez Stany Zjednoczone i Norwegię. Gwarantowałaby ona wszystkim krajom prawo do badań bioprospekcyjnych na tych akwenach, analogiczne do obowiązującej na nich obecnie swobody połowów. Kraje mogłyby więc prowadzić poszukiwania w dowolnym miejscu i czerpać zyski z odkryć. Jeszcze inne grupy, m.in. Unia Europejska, pragną wypracować rozwiązanie kompromisowe. Wygląda więc na to, że na prawne uregulowanie bioprospekcji na morzach otwartych poczekamy przynajmniej kilka lat. 

Szanse i zagrożenia

Tymczasem wyekstrahowane przez Murphy’ego związki mające zwalczać gruźlicę przechodzą w laboratorium kolejny etap testów na drodze do ewentualnego stania się bazą dla nowych leków. Nawet jeśli tak się nie stanie, badacz z Chicago i tak uważa, że działania te mogą okazać się przydatne.

– Zaobserwowaliśmy, że działanie tych substancji jest bardzo precyzyjnie ukierunkowane na bakterie powodujące gruźlicę – mówi. Innym mikroorganizmom nie szkodziły w najmniejszym stopniu. Ustalenie, dlaczego i w jaki sposób związki te działają wyłącznie na prątki gruźlicy, może dostarczyć nam nowych informacji o samej chorobie i skierować badania nad lekami na właściwe tory. 

Poszukiwacze muszą się jednak pospieszyć. W ostatnich latach świat obiegły niepokojące wieści o obumieraniu Wielkiej Rafy Koralowej, a działalność człowieka coraz mocniej odbija się na bioróżnorodności oceanów, rzek i jezior. Miejmy więc nadzieję, że uda nam się znaleźć nowe leki, zanim stan mórz na naszej planecie pogorszy się nieodwracalnie.