Mutationer tenderar att få en dålig rap, och välförtjänt det. En enda defekt i vårt DNA kan beröva oss vår syn, förtjocka våra lungor med slem, uppmana oss att förblöda, försvaga våra muskler eller fylla våra organ med tumörer.

Men i vissa situationer, en mutation kan faktiskt vara en källa till styrka. För mikroorganismer, rätt mutation kan ge superkrafter, låta dem korsa kontinenter, infektera nya värdar och undvika läkemedelsinducerad förintelse.

Mikrober är så stora fans av mutationer att de har riggat sina genom för att ackumulera fler och fler av dem.

I en studie publicerad 26 september i eLife , Duke forskare visar att linjer av svamppatogen Cryptococcus deuterogattii innehåller en specifik mutation i deras DNA som ökar deras mutationshastighet. Dessa 'hypermutatorer, som de kallas, snabbt utveckla resistens mot de svampdödande läkemedlen FK506 och rapamycin.

"Om det inte fanns mutationer, det skulle inte finnas något genetiskt råmaterial för evolution och urval att agera på, sade Joseph Heitman, senior studieförfattare och professor och ordförande för molekylär genetik och mikrobiologi vid Duke University School of Medicine. "Dessa hypermutatorer är förmodligen mycket vanligare än vi tror, särskilt bland patogena svampar."

I nästan två decennier, en sällsynt men potentiellt dödlig svamp som kallas Cryptococcus deuterogattii har fått fotfäste i Pacific Northwest och Vancouver Island. Till skillnad från andra svampar som övervägande infekterar patienter med nedsatt immunförsvar, Cryptococcus deuterogattii har gjort hundratals i övrigt friska människor sjuka. Den framväxande svamppatogenen orsakar allvarliga infektioner i lung- och centrala nervsystemet, och är dödlig om den inte behandlas.

Blake Billmyre, en före detta doktorand i Heitmans labb, sekvenserade hela genomet av tre olika stammar av C. deuterogattii (ett kliniskt isolat från Seattle i början av 1970-talet, ett miljöisolat från ett eukalyptusträd i San Francisco-området cirka 1990, och ett kliniskt isolat från Brasilien från 1980) som är närmast relaterade till de som orsakar det pågående utbrottet. Han upptäckte att alla tre isolaten av svampen saknade en enda bas av DNA i MSH2, en av flera gener involverade i "felmatchningsreparation" för att fixa misstag som uppstår under DNA-replikation.

Intressant, människor som har mutationer i MSH2 har ett tillstånd som kallas Lynch syndrom. Eftersom deras genom ackumulerar fel snabbare än de flesta människor, dessa patienter löper en livstidsrisk på 75 procent att utveckla kolorektal cancer, och är också mer benägna att utveckla cancer i urinvägarna, äggstock, mage, tunntarm, lever och gallvägar, hud och hjärna.

Billmyre bestämde sig för att testa om mutationer i MSH2 i svampar också fick deras genom att mutera i snabbare takt. Han och Shelly Clancey, en tekniker i Heitmans labb, sätta upp tävlingskulturer av Cryptococcus deuterogattii , sätta vildtypsstammar med de som innehåller en MSH2-hypermutatormutation. När de odlade svamparna under standard, icke-stresstillstånd, stammarna växte i provrör i samma takt. Dock, när de odlade dem under stressiga förhållanden, lägga till det selektiva trycket av svampdödande medel som rapamycin och FK506, hypermutatorstammarna tog över nästan alla kulturer eftersom de snabbare kunde förvärva resistens mot läkemedlen.

Genom att ackumulera mutationer, svamparna kunde överleva läkemedelsbehandling. Men i processen, de förlorade mycket av sin virulens. Forskarna fann att alla tre stammarna med hypermutatorn var signifikant försvagade jämfört med utbrottsstammarna. "Vi tror att det beror på de tusentals mutationer som orsakas av hypermutatorn, " sade Heitman. "Det verkar orsaka en mutationell härdsmälta."

Forskarna letar för närvarande efter att se hur stor andel av andra kliniska isolat som är hypermutatorer. Deras resultat hittills indikerar att det kan vara ett betydande antal.

"Det har nyligen kommit ut flera studier som indikerar att hypermutatorer kan finnas i bakterier, svampar och kanske till och med högre eukaryota populationer. Så det kommer sannolikt att vara ganska utbrett och är en viktig faktor när det gäller att tänka på hur resistens mot svampmedel utvecklas, sa Billmyre, huvudstudieförfattare och nu postdoktor vid Stowers Institute for Medical Research.