Broadly

Den her kvinde kravler ned i huler dybt under Jordens overflade for at løse antibiotikakrisen

"Hazel er mikrobiologiens svar på Lara Croft.”

af Shayla Love
24 juli 2018, 7:28am

Foto: Maddie McGarvey

Artiklen er også udgivet i VICE Magazine – Dystopi og Utopi. Læs flere artikler fra magasinet her.

Når man har udforsket en hule, begynder ens tøj at lugte på en bestemt måde. Det er lugten af jord og fugt, der sætter sig i stoffet. Der er mange huleudforskningsentusiaster – såkaldte cavers – som ind i mellem ekspeditioner finder ekspeditionstøjet frem og begraver næsen i det for at få et hurtigt hulefiks. De higer efter lugten, værner om den.

Det gør Hazel Barton imidlertid ikke. Hun er en erfaren caver, men hun er først fremmest mikrobiolog. Hun ved, at lugten stammer fra nedbrydningsprocessen af organisk materie, når det introduceres for aktinobakterier. Før hun bevæger sig ned i hulen, sørger hun for at vaske bakterierne af sig, sætter det rødbrune hår op i en hestehale, og så er hun meget opmærksom på ikke at spilde en eneste krumme fra madpakken i hulen – det er nok til at ernære en million mikrober gennem flere måneder. Det er vigtigt at være så ren som mulig og ikke efterlade noget menneskeligt aftryk.

Men Hazel Barton udforsker ikke bare de mørke huler dybt under jorden for sin egen fornøjelses skyld. Hun indsamler mikrobeprøver, fordi de grundet placeringen ikke har været udsat for kontamination. I sidste ende skal de hjælpe os med at tackle en voksende trussel mod menneskeheden: Den bakterielle resistens overfor antibiotika.

De fleste typer antibiotika, vi har til rådighed i dag, kommer fra mikrober i jorden. Organismerne producerer naturligt antibiotika for at overleve kampen mod andre former for bakterier. Indtil videre har jordens mikrober været en storslået ressource, men den er desværre snart opbrugt. Udvindingen af forskellige former for antibiotika havde sin guldalder i 1950’erne, men er dalet stødt lige siden. I 2017 rapporterede verdenssundhedsorganisationen WHO, at de fleste typer antibiotika i brug i dag er ”modificerede varianter af allerede eksisterende antibiotikaklasser og kun løsninger på kort sigt.”

Antibiotikaresistente bakterier kædes sammen med 700.000 dødsfald om året, og nye undersøgelser peger på, at ”superbakterier” i 2050 vil være skyld i flere dødsfald hvert år end kræft. Derfor er jagten gået ind på nye typer antibiotika, og forskerne leder bogstaveligt overalt; i komodovaranens blod, på havets bund eller blandt antimikrobielle stoffer fundet i myrer.

Det har vist sig at være en udfordring at finde antibiotika i afsidesliggende egne. Men dybt nede i hulerne har Hazel Barton gjort en anden opdagelse – mikrober, som allerede har udviklet antibiotikaresistens. ”Man finder dem, så snart man begynder at lede. De er overalt.” Antibiotikaresistens findes over det hele, men det er måske ikke så skidt, som det lyder.

Gerry Wright, som er leder af instituttet for infektionssygdomme på det canadiske McMaster University, har forsket i antibiotikaresistens gennem de sidste 25 år. Mønsteret har altid været det samme, siger han. Vi opdager en ny type antibiotika, tager den i klinisk brug, og til sidst bliver bakterierne resistente over for den. Det sker igen og igen, og det har fået flere forskere til at overveje, om bakteriernes modstandsdygtighed i overvejende grad skyldes mennesker – om det er en udvikling, der skyldes vores kollektive overforbrug af antibiotika. Men Gerry Wright var ikke sikker.

Den gennemsnitlige person forstår muligvis ikke krisens omfang, siger han. Det værst tænkelige scenarie kan sende os tilbage til middelalderen i forhold til sundhedspleje. ”Det vil være umuligt at foretage en operation, uden der opstår infektion,” siger han. ”Det bliver helt umuligt at foretage hjerte- eller nyretransplantationer. Alle de muligheder, vi i dag tager for givet, forsvinder. Vi mister det hele.”

Netop af den grund er det uhyre vigtigt at forstå, hvordan antibiotikaresistens fungerer, hvor gammelt et fænomen det er, og hvordan det udvikler sig. I 2006 udgav Gerry Wrights laboratorie en videnskabelig artikel i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science, i hvilken man argumenterede for, at mikrober indsamlet i by-, land- og skovområder har videreformidlet den resistens, de selv udvikler. Kritikere af undersøgelsen stillede spørgsmålstegn ved, hvordan forskerne kunne være sikre på, at bakterierne, de havde undersøgt, ikke havde været i kontakt med mennesker på den ene eller anden måde. I 2011 udgav Gerry Wrights laboratorie en opfølgende rapport i det videnskabelige tidsskrift Nature. Denne gang havde forskerne set på bakterier fra forskellige kilder herunder aflejringer i 30.000 år gamle prøver fra isen i det arktiske område mellem USA og Rusland ved Beringshavet. Men selv der viste bakterierne tegn på resistens. I artiklen argumenterer Gerry Wright og hans kolleger for, at resistens blandt bakterier ikke er et nyt fænomen, der er opstået i forbindelse med vores overforbrug af antibiotika, men at det derimod er et fænomen, der er lige så gammelt som bakterierne selv. Patogener udvikler resistens uden hjælp udefra: Det ligger allerede i mikroberne.

”Vi lever i den antropocæne tidsalder, så der findes ikke et eneste sted på kloden – fra de højeste bjergtinder til Antarktis – hvor man ikke finder tegn på menneskelig aktivitet,” indrømmer han. Så overværede han et foredrag med Hazel Barton, der handlede om jagten på mikrober i afsidesliggende huler, som ikke er berørt af menneskelig aktivitet. ”Der gik en prås op for mig. Jeg tænkte, Ahhh, det er der, vi skal lede. Vi skal kigge under planetens overflade.”

Hazel Barton begyndte at udforske huler i en alder af 14 i området omkring hendes barndomshjem i Bristol i England. Sideløbende med sin hobby udviklede hun en interesse i mikrobiologi. Hun fortæller, at da hun var 11, skulle hun og hendes klassekammerater indsamle ”snask fra dammen” og undersøge det under et mikroskop. ”Det blæste mig helt bagover,” fortæller hun.

Huleudforskning og mikrobiologi forblev to adskilte verdener for Hazel Barton i mange år. Mens hun arbejdede på sin kandidatgrad, tilbragte hun lange dage i laboratoriet, hvor hun studerede smittefarlige sygdomme. I weekenderne tog hun ud og udforskede huler for at stresse af og vendte ofte tilbage til laboratoriet med skrammer fra ekspeditionerne. Hendes vejleder på universitetet tog hende en dag til side og sagde, at hendes hobby distraherede hende fra arbejdet. Hun måtte træffe et valg: Enten hulerne eller mikrobiologien.

”Det var en meget højtidelig snak, hvor han sagde, at jeg skulle beslutte mig for en af dem. Det var et let valg,” siger hun og griner. ”Jeg holdt bare ekspeditionerne hemmelige for ham fra da af.”

Da hun fik arbejde på mikrobiologen Norm Paces laboratorie på University of Colorado i 1999, indså Norm Pace, hvor sjælden en kombination af egenskaber hun besad. I kraft af sin tuberkuloseforskning var Hazel Barton blevet ekspert i at udtrække bakterie-DNA fra vævsprøver fra lungerne. De prøver indeholder ofte calcium, et stof, der til forveksling minder om det, hun kender fra de nøgne klippevægge i hulerne.

På det tidspunkt, fortæller Hazel Barton, vidste man ikke, hvilke mikrober der gemte sig dybt i hulerne. Den konventionelle metode i mikrobiologien bestod i at samle bakterier fra det pågældende miljø for så at dyrke dem i en petriskål i laboratoriet. Men langt størstedelen af mikrober, som er indsamlet, hvor de forekommer i naturen, kan ikke kultiveres på den måde, og det gælder især mikrober fra huler. De har tilpasset sig et miljø med få næringsstoffer. Når de placeres i en petriskål med den hensigt at dyrke dem, foræder de sig og dør.

Så Hazel Bartons første mikrobiologiske huleekspedition handlede om at identificere mikroberne uden at forsøge at fremdyrke dem uden for deres naturlige habitat. Efter at have udtrukket DNA fra sten benyttede hun en metode kendt som PCR, polymerasekædereaktion, for at kopiere dem. Ved at søge efter ligheder eller forskelle i et specifikt gen, som alle bakterier deler, kunne hun bestemme, hvor mikroberne befandt sig i hierarkiet og identificere dem. ”Vi var de første til at undersøge hulemiljøer på den måde,” siger hun. Hun offentliggjorde resultaterne i 2001, og hendes to lidenskaber har hængt uløseligt sammen lige siden.

Hazel Barton holder en jernformation fra en hule i Brasilien. Foto: Maddie McGarvey.

Når hun fortæller om sig selv, forsøger Hazel Barton altid at være beskeden, men sandheden er, at caving langt fra er let. En caver, der kan tackle den udfordring, en ekspedition er, og samtidig lede efter mikrobiologisk liv i skæret fra sin pandelampe, er en sjælden størrelse.

”Når man er inde i hulen, har man det lidt ligesom dem, der første gang betrådte månen, må have haft det,” siger hun. ”Man er den første til at se det, man oplever. Det er meget få steder, hvor man kan opdage noget nyt længere, hvor man kan betræde et ukendt territorie.”

I Wind Cave i South Dakota tager det flere timer bare at nå frem til hulen. Enten kravler man på maven, klatrer op ad en lodret klippevæg eller klemmer sig ned i en skakt, der tager fire timer at forcere. Huleindgangen indsnævres til 20 centimeter i diameter, før Hazel Barton når frem til stedet, hvor hun skal indsamle prøver. Andre udflugter stiller større krav til udholdenheden. Hun er for nylig vendt tilbage fra en tur, hvor hun tilbragte otte dage i en hule. Hendes rygsæk vejede 18,5 kilo, og hun måtte klatre op ad 13 forskellige reb for at nå udgangen.

Engang led hun af højdeskræk. Det er ikke et problem længere, selv om det er umuligt ikke at bekymre sig lidt engang i mellem, når man er pakket ind i tungt udstyr og dingler fra et reb. ”Man tænker gerne over, hvad der sker, hvis noget går galt – alle de mange måder, jeg kommer til skade på i faldet,” siger hun. ”Som hvis man falder over kanten ved et stort hul. Et af de store huller, vi tit udforsker, er 50 meter dybt. Sådan et fald overlever man ikke.”

”Det er frygtindgydende,” siger Gerry Wright. ”Bare tanken om det giver mig gåsehud. Hazel er mikrobiologiens svar på Lara Croft.”

Efter at have hørt Hazel Bartons foredrag opsøgte Gerry Wright hende med henblik på at udforske Lechuguilla Cave i Carlsbad Caverns National Park, der ligger i New Mexico i USA. Mellem 2008 og 2011 udforskede mikrobiologen hulens inderste gemmer, som har ligget uberørte hen gennem millioner af år. I en del af hulen, som er kendt som ”Deep Secrets”, der ligger over 400 meter under Jordens overflade, fandt Hazel Barton mikrober, der er resistente over for flere af de typer antibiotika, vi har i brug i dag. Hulen har været lukket for alle uden særlig tilladelse til at udforske den, siden den først blev opdaget i 1986. Hazel Bartons prøver er taget fra områder i hulen, som kun fire til seks mennesker har været i nærheden af henover de sidste mange millioner år.

”Nogle af de antibiotikaresistente mikrober, vi har fundet, er mindst fire millioner år gamle,” fortæller hun. ”Teorien om, at antibiotikaresistens er et fænomen, der har udviklet sig over de sidste 60 til 80 år, er en skrøne. Antibiotikaresistens har formodentlig udviklet sig sideløbende med antibiotika selv. Det betyder, at lige meget hvilken type antibiotika, vi opdager, så findes der allerede tilsvarende resistente bakterier ude i naturen.”

Hun indsamlede 93 bakteriestammer i Deep Secrets og screenede dem mod 26 antimikrobielle produkter. Undersøgelsen konkluderede, at selv her var der tegn på resistens over for størstedelen af de mest brugte præparater. 70 procent af bakterierne var resistente over for tre til fire forskellige typer antibiotika, og tre stammer var resistente over for 14 forskellige typer antibiotika. De tre sidstnævnte var også yderst resistente over for den nyeste form for antibiotika, som vi har til rådighed, daptomycin.

I en opfølgende undersøgelse, der udkom sidste år, fokuserer Gerry Wright og Hazel Barton på en særlig bakterie, de fandt, nemlig Paenibacillus sp. LC231, som er resistent over for 26 ud af de 40 typer antibiotika, den blev udsat for. Ved at studere dens genom fandt de ud af hvordan. De opdagede fem nye måder, bakterien var resistent på, og 12 gener, der lignede i forvejen kendte strategier.

Hazel Barton og Gerry Wright arbejder med deres forskning i håb om, at de ved at kortlægge de forskellige måder, bakterier udvikler resistens på, kan finde en vej til påvirke processen. Hazel Barton kalder det ”at hæmme den hæmmende instans”. Visse mikrober udvikler evnen til at producere specifikke molekyler, der blokerer antibiotika. Ifølge Hazel Barton kan vi, hvis vi finder ud af, hvad det er for nogle, blokerer dem og tillade antibiotika at blive aktiv igen.

Det betyder dog ikke, at mennesker ikke kan være en kæmpestor faktor i udviklingen af antibiotikaresistens. Hvis den naturlige udvælgelsesproces er et ulmende bål, så har vi over de sidste 60 år hældt tændvæske ud over gløderne med vores overforbrug af antibiotika i sundhedsplejen og i landbruget. Men nu, hvor vi ved, at resistens ikke er et nyt fænomen, kan det hjælpe os til at forstå, hvordan vi kan bekæmpe udviklingen. Begrænsning af brugen af antibiotika er helt sikkert en af vejene frem, mens et øget fokus på at afbryde udviklingen af resistens og lægge mere vægt på forskning i vacciner og bakteriofager, vira, som angriber bakterier, er andre veje. Men hvis resistens er flere millioner år gammelt, skal vi ikke sætte næsen op efter at finde en endegyldig løsning på problemet. ”Hvis udviklingen af resistens er resultat af evolutionen, så kan det ikke stoppes,” siger Gerry Wright. ”Vi bliver nødt til at ændre vores indstilling på området. Det er simpelthen ikke muligt at løse problemet én gang for alle.”

Selv om det lyder som et dommedagsscenarie, mener Hazel Barton, at vi har grund til at være optimistiske angående antibiotikaresistens. ”Vi ville blive bange, hvis alle mikrober på planeten blev udryddet,” siger hun. ”Hvis det var så kæmpestort og uoverkommeligt et problem, ville der ikke være mikrobielt liv på jorden.”

I stedet har vi faktisk svar på vores spørgsmål og potentielle løsninger på problemerne – de ligger bare i svært ufremkommelige dele af verdenen og ofte flere kilometer under os.