Засуха создает идеальные условия для эволюции устойчивых к антибиотикам бактерий

Фото из открытых источников

Согласно новому исследованию, учащение засух, вызванных глобальным изменением климата, может создавать идеальные условия для эволюции бактерий, устойчивых к антибиотикам. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Похоже, чрезмерное использование антибиотиков в медицине — не единственный фактор, способствующий появлению устойчивых к ним бактерий. Новое исследование также предполагает, что процессы, происходящие за пределами больниц, в почве Земли, могут влиять на развитие устойчивости к антибиотикам и в медицинских учреждениях.

Исследование, проведенное учеными из Калифорнийского технологического института (CIT), показывает, что засуха может концентрировать природные антибиотики в почве, подталкивая микробы к развитию генов устойчивости к антибиотикам.

Поскольку засухи становятся все более частыми, интенсивными и распространенными из-за изменения климата, микроорганизмы, обладающие генетическим набором инструментов для выживания в условиях высокой концентрации почвенных антибиотиков, переживают свой звездный час.

Бактерии производили антибиотики в почве задолго до того, как мы начали использовать эти соединения в медицине, получая таким образом преимущество перед своими микробными конкурентами.

«Аналогично, устойчивые к антибиотикам бактерии и гены, обеспечивающие их устойчивость, существовали задолго до появления медицины, эволюционировав как естественная защита от бактерий, продуцирующих антибиотики», — объясняет микробиолог-эколог Тимоти Гали из Университета Маккуори в Австралии, не принимавший участия в исследовании, в сопроводительной статье.

По его словам, это «поднимает ключевой вопрос: какие факторы окружающей среды могут способствовать распространению генов устойчивости к антибиотикам из резервуара почвенных бактерий в искусственную среду и к клиническим патогенам человека?»

Чтобы ответить на этот вопрос, команда CIT проанализировала пять наборов данных, полученных в ходе исследований образцов почвы, собранных в США, Китае и Европе. Это позволило выявить влияние засухи на сообщества почвенных микроорганизмов в различных средах, включая сельскохозяйственные угодья, луга, леса и водно-болотные угодья.

Во всех пяти наборах данных засуха сопровождалась увеличением количества генетического материала от бактерий, продуцирующих антибиотики, а также генов, известных своей способностью обеспечивать устойчивость к антибиотикам.

Иными словами, бактерии в образцах почвы, пострадавших от засухи, оказались лучше приспособлены к выживанию при воздействии антибиотиков.

В ходе сопутствующих лабораторных экспериментов ученые добавили антибиотик в миниатюрную почвенную экосистему, которую они высушили, чтобы имитировать засуху. Эти условия повысили концентрацию антибиотика в почве.

Виды бактерий, уже устойчивые к антибиотику, выживали в сухих и влажных почвах одинаково легко, но штаммы, чувствительные к антибиотику, почти полностью вымерли в условиях засухи.

Среди выживших оказались и некоторые бактерии, продуцирующие антибиотики (которые по своей природе устойчивы к своим собственным соединениям). В итоге почва обогатилась как бактериями, продуцирующими антибиотики, так и бактериями, устойчивыми к ним.

«Установив роль засухи в усилении устойчивости почвы к антибиотикам, авторы, в своем, пожалуй, наиболее тревожном выводе, связывают это природное явление с глобальным общественным здравоохранением», — объясняет Галы.

В ходе анализа данных больниц в 116 странах исследователи обнаружили чрезвычайно сильную связь между частотой возникновения устойчивости к антибиотикам внутри больниц и местным индексом засушливости – показателем сухости климата – за их пределами.

Эта взаимосвязь сохранилась даже после того, как исследователи учли национальный доход — фактор, который может влиять на использование антибиотиков и на систему здравоохранения в целом.

«Это позволяет предположить, что основной фактор клинической резистентности действует посредством глобального экологического механизма, при котором климатические условия в природных экосистемах могут влиять на эволюцию патогенов в искусственной среде и, в конечном итоге, на здоровье человека», — пишет Галы.

Хотя имеющихся доказательств недостаточно, чтобы утверждать, что засухи приводят к увеличению устойчивости к антибиотикам в клинической практике, они позволяют предположить, что изменение климата, и особенно усиливающиеся засухи, могут повысить риски.

«Наше исследование наглядно демонстрирует, как изменение климата может взаимодействовать с микробной экологией, влияя на результаты в области общественного здравоохранения, подчеркивая важность интеграции экологических и клинических аспектов», — поясняют авторы. «По мере усиления климатической нестабильности такие комплексные подходы будут иметь решающее значение для прогнозирования и смягчения глобальной тенденции развития устойчивости к антибиотикам».