Biocontaminant: антибиотикорезистентность - древняя особенность микробной жизни

Фото из открытых источников

Распространение генов устойчивости к антибиотикам представляет собой серьезную глобальную угрозу для общественного здравоохранения. В новом всестороннем обзоре, подготовленном учеными Университета Хохай, рассматриваются эволюционные истоки, экологические факторы, лежащие в основе распространения генов устойчивости к антибиотикам, а также их далеко идущие экологические последствия. Обзор был опубликован в журнале Biocontaminant.

Гены устойчивости к антибиотикам стали одной из наиболее серьезных глобальных угроз для общественного здравоохранения, поскольку они распространяются во взаимосвязанных сферах: среди людей, животных и окружающей среды.

Они были обнаружены в некоторых из самых экстремальных и нетронутых мест на Земле, включая глубины Марианской впадины, нетронутую почву Аляски и отложения вечной мерзлоты возрастом 30 000 лет — в местах, полностью не затронутых антропогенным воздействием антибиотиков.

Такое широкое распространение подтверждает важную истину: эти виды бактерий выработали способность переносить антибиотики за миллионы лет до того, как начали производить антибиотики для клинического и сельскохозяйственного применения.

«Устойчивость к антибиотикам возникла не с появлением современной медицины», — говорит ведущий автор исследования Госян Ю.

Многие гены устойчивости изначально эволюционировали, чтобы помочь бактериям выживать в условиях стрессовых факторов окружающей среды, задолго до того, как человек открыл антибиотики.

Настоящая опасность сегодня исходит от того, как деятельность человека разрушает естественные барьеры и позволяет этим генам распространяться среди патогенов.

«Многие гены устойчивости происходят от обычных бактериальных генов, выполняющих важные физиологические функции, такие как выведение токсичных веществ или транспортировка питательных веществ», — объясняют исследователи. «В процессе эволюции эти гены приобрели способность защищать от антибиотиков в качестве вторичной функции».

В нетронутых экосистемах, таких как почвы, озера и отдаленные районы, большинство генов устойчивости остаются запертыми в определенных микробных сообществах и представляют незначительную опасность для здоровья человека.

«Одной из главных причин таких мер является геномная несовместимость», — добавили они.

Бактерии, генетически очень разные, часто не могут легко обмениваться и использовать гены устойчивости.

Это естественное несоответствие действует как биологический барьер, ограничивая распространение резистентности среди видов и местообитаний.

Однако деятельность человека ослабляет этот защитный барьер.

В обзоре авторы подчеркивают, как сельское хозяйство, сброс сточных вод, урбанизация и глобальная торговля усиливают взаимосвязь между ранее разделенными средами.

Применение антибиотиков в медицине и животноводстве создает сильное селективное давление, а внесение навоза, повторное использование сточных вод и загрязнение окружающей среды приводят к слиянию бактерий из почвы, животных и человека.

В таких условиях генам устойчивости легче переходить в болезнетворные микробы.

«Взаимосвязь между средами обитания, обусловленная деятельностью человека, меняет всё», — сказал соавтор исследования И Сюй.

Когда бактерии из разных сред многократно контактируют друг с другом под воздействием антибиотиков, гены резистентности, которые ранее были безвредны, могут стать серьезной угрозой для общественного здравоохранения.

Очистные сооружения сточных вод определены как критически важные очаги распространения бактерий, где высокая плотность бактерий и остаточные антибиотики способствуют обмену генами.

Сельскохозяйственные почвы, удобренные навозом, также могут выступать в качестве мостиков, позволяя генам устойчивости передаваться от скота к бактериям окружающей среды и, в конечном итоге, обратно к человеку через пищу, воду или прямой контакт.

Важно отметить, что ученые подчеркивают: не все гены устойчивости одинаково опасны.

Высокая численность в окружающей среде не означает автоматически высокий риск.

Понимание того, какие гены являются мобильными, совместимыми с патогенами человека и связанными с заболеваниями, имеет важное значение для эффективного мониторинга и контроля.

Исследователи призывают к разработке стратегий, ориентированных на экосистему, для борьбы с устойчивостью к антибиотикам.

К ним относятся сокращение ненужного использования антибиотиков, совершенствование технологий очистки сточных вод, более бережное обращение с навозом и илом, а также защита относительно нетронутых экосистем, которые служат базовыми показателями естественного уровня резистентности.

«Устойчивость к антибиотикам — это не только медицинская проблема», — сказал Ю. «Это экологическая проблема, коренящаяся в том, как мы взаимодействуем с окружающей средой. Для защиты антибиотиков для будущих поколений необходимо защищать целостность экосистем уже сегодня. Благодаря интеграции эволюционной биологии, микробной экологии и наук об окружающей среде, подход «Единое здоровье» предлагает наиболее реалистичный путь решения одной из величайших глобальных проблем здравоохранения нашего времени».