Antibiyotik
Direnç

Ana madde: Antibiyotik direnci
Antibiyotiklere dirençli bakterilerin ortaya çıkması, çoğunlukla aşırı kullanım/yanlış kullanımdan kaynaklanan yaygın bir olgudur. Bu durum küresel olarak sağlık için bir tehdit oluşturmaktadır.
Direncin ortaya çıkması genellikle antibiyotik tedavisi sırasında gerçekleşen evrimsel süreçleri yansıtır. Antibiyotik tedavisi, fizyolojik veya genetik olarak yüksek dozda antibiyotikten kurtulma kapasitesi gelişmiş bakteri türlerini seçebilir. Belirli koşullar altında, duyarlı bakterilerin büyümesi ilaç tarafından engellenirken, dirençli bakterilerin tercihli büyümesiyle sonuçlanabilir. Örneğin, daha önce antibakteriyel direnç genleri edinmiş suşlar için antibakteriyel seçilim 1943 yılında Luria-Delbrück deneyi ile gösterilmiştir. Eskiden birçok bakteri türü ve suşuna karşı yüksek etkinliğe sahip olan penisilin ve eritromisin gibi antibiyotikler, birçok bakteri suşunun direncinin artması nedeniyle daha az etkili hale gelmiştir.
Direnç, ilaçlı domuz dışkısı yoluyla sülfametazinle tanışan sülfametazini parçalayan toprak bakterileri gibi ilaçların biyolojik olarak parçalanması şeklinde olabilir. Bakterilerin hayatta kalması genellikle kalıtsal bir dirençten kaynaklanır, ancak antibakteriyellere karşı direncin artması yatay gen transferi yoluyla da gerçekleşir. Yatay aktarımın antibiyotiklerin sık kullanıldığı yerlerde gerçekleşme olasılığı daha yüksektir.
Antibakteriyel direnç biyolojik bir maliyet getirebilir, böylece dirençli suşların değerini azaltabilir, bu da örneğin antibakteriyel bileşiklerin yokluğunda antibakteriyel dirençli bakterilerin yayılmasını sınırlayabilir. Bununla birlikte, ilave mutasyonlar bu uygunluk maliyetini telafi edebilir ve bu bakterilerin hayatta kalmasına yardımcı olabilir.
Paleontolojik veriler, hem antibiyotiklerin hem de antibiyotik direncinin eski bileşikler ve mekanizmalar olduğunu göstermektedir. Faydalı antibiyotik hedefleri, mutasyonların bakteriyel üremeyi veya canlılığı olumsuz etkilediği hedeflerdir.
Antibakteriyel direncin çeşitli moleküler mekanizmaları mevcuttur. İçsel antibakteriyel direnç, bakteri suşlarının genetik yapısının bir parçası olabilir. Örneğin, bir antibiyotik hedefi bakteriyel genomda bulunmayabilir. Edinilmiş direnç, bakteri kromozomundaki bir mutasyondan veya ekstra kromozomal DNA'nın edinilmesinden kaynaklanır.
Antibakteriyel üreten bakteriler, antibakteriyel dirençli suşlara benzer olduğu ve onlara aktarılmış olabileceği gösterilen direnç mekanizmaları geliştirmiştir. Antibakteriyel direncin yayılması genellikle büyüme sırasında mutasyonların dikey aktarımı ve yatay genetik değişim yoluyla DNA'nın genetik rekombinasyonu yoluyla gerçekleşir. Örneğin, antibakteriyel direnç genleri, bu direnç genlerini taşıyan plazmidler aracılığıyla farklı bakteri suşları veya türleri arasında değiş tokuş edilebilir. Birkaç farklı direnç geni taşıyan plazmidler birden fazla antibakteriyele direnç kazandırabilir. Tek bir gen tarafından kodlanan bir direnç mekanizması birden fazla antibakteriyel bileşiğe direnç sağladığında da çeşitli antibakteriyellere karşı çapraz direnç oluşabilir.
Bazen "süper böcekler" olarak adlandırılan antibakteriyel dirençli suşlar ve türler, bir süre iyi kontrol edilen hastalıkların ortaya çıkmasına katkıda bulunmaktadır. Örneğin, tüberküloza neden olan ve daha önce etkili antibakteriyel tedavilere dirençli olan yeni bakteri türleri, birçok tedavi zorluğu ortaya çıkarmaktadır. Her yıl dünya çapında yaklaşık yarım milyon yeni çok ilaca dirençli tüberküloz (MDR-TB) vakasının ortaya çıktığı tahmin edilmektedir. Örneğin NDM-1, geniş bir beta-laktam antibakteriyel yelpazesine karşı bakteriyel direnci taşıyan yeni tanımlanmış bir enzimdir. Birleşik Krallık Sağlık Koruma Ajansı "NDM-1 enzimine sahip çoğu izolatın, ciddi enfeksiyonların tedavisinde kullanılan tüm standart intravenöz antibiyotiklere karşı dirençli olduğunu" belirtmiştir. 26 Mayıs 2016'da Amerika Birleşik Devletleri'nde "son savunma hattı" antibiyotiği olan kolistine dirençli bir E. coli "superböcek" tespit edilmiştir. Son yıllarda, tarihsel olarak direnç açısından daha az endişe verici olduğu düşünülen anaerobik bakteriler bile, özellikle penisiline karşı direnç oranlarının %90'ı aştığı bildirilen Bacteroides gibi yüksek oranlarda antibiyotik direnci göstermiştir.