Коротко — потому что горизонтальный перенос генов (ГПГ) даёт бактериям готовые устойчивости «в одном шаге», вместо того чтобы ждать редких полезных мутаций, и тем самым резко увеличивает темп появления и распространения резистентных фенотипов. Пояснения по механизму и факторам распространения:
Почему ГПГ ускоряет эволюцию устойчивости
- Мгновенное приобретение фенотипа: переносимый элемент (плазмида, транспозон, интегон) может содержать полностью рабочий ген устойчивости, поэтому одна передача делает приёмника резистентным немедленно, без накопления отдельных мутаций.
- Множественные гены в одном элементе: мобильные элементы часто несут несколько генов резистентности → возникает мультирезистентность за одну передачу; селекция по одному антибиотику сохраняет остальные (ко‑селекция).
- Широкий охват таксономической дистанции: ГПГ позволяет передаче между разными видами и родами, расширяя пул доступных адаптаций.
- Увеличение генетического «потока»: в популяционной формуле скорость появления новых устойчивых вариантов зависит не только от скорости мутаций $\mu$, но и от скорости ГПГ $\gamma$; эффективная «подпитка» адаптаций пропорциональна $N(\mu +\gamma )$, где $N$ — размер популяции.
- Быстрая комбинация полезных элементов: разные плазмиды/каскады ГПГ могут объединяться в одном штамме, что ускоряет сбор выгодных сочетаний генов (аналогично рекомбинации, но с более крупными блоками).
Основные экологические и клинические факторы, способствующие распространению ГПГ
- Антибиотическое давление: частое/неправильное использование антибиотиков (включая субингиботорные концентрации) даёт сильную селекцию в пользу переносимых генов.
- Высокая плотность и контакты клеток: био-плёнки, кишечник животных и людей, интенсивные животные фермы и больничные палаты — места, где конъюгация и трансдукция происходят чаще.
- Полимикробные сообщества: смешанные популяции (разные виды) увеличивают шанс межвидового переноса.
- Наличие мобильных генетических элементов: высокая распространённость конъюгативных плазмид, интегонов и транспозонов облегчает захват и распространение генов.
- Экологические резервы: сточные воды, сельскохозяйственные поля, почва и дикие животные служат резервуарами резистентных генов и мобильных элементов.
- Сопутствующие селекторы (ко‑селекция): металлы, биоциды, другие антибактериальные вещества поддерживают плазмиды с генами резистентности за счёт перекрёстной селекции.
- Клинические практики: длительная антибиотикотерапия, широкое применение в профилак­тике, плохая санация, высокоинтенсивные отделения (ICU), использование инвазивных устройств повышают риск передачи и закрепления плазмид.
- Стрессовые условия: субоптимальные среды и стресс (антибиотики, физические/химические факторы) повышают частоту естественной компетентности и мобилизацию элементов (респонс на стресс).
Коротко: ГПГ повышает «скорость поставки» готовых устойчивостей и их комбинаций, а распространению способствует сочетание сильного антибиотического отбора, плотных многовидовых микросред и наличия мобильных генетических платформ в клинической и экологической среде.