Новое исследование Сиань Цзяотун-Ливерпульского университета показывает, что микробы в наших городах эволюционируют, чтобы противостоять тем самым чистящим средствам, которые мы используем для их уничтожения. Также были обнаружены новые штаммы, живущие в Гонконге, которые ранее встречались только в почве антарктических пустынь.
После недавней пандемии мы стали чаще использовать дезинфицирующие средства, но не приводят ли наши усилия по созданию стерильной городской среды к обратному результату? Исследование, опубликованное в журнале Microbiome, выявило новые штаммы микробов, которые приспособились использовать ограниченные ресурсы, доступные в городах, и показало, что наше повседневное поведение меняет состав микроорганизмов в закрытых помещениях.
«"Построенная" среда обитания имеет особые условия, которые отличают ее от естественной и искусственно созданной среды», — говорит доктор Синьчжао Тонг, ведущий автор исследования. В районах, где много зданий, мало традиционных питательных веществ и основных ресурсов, необходимых микробам для выживания, поэтому в таких условиях формируется уникальный микробиом.
«Использование чистящих и других промышленных средств создает уникальные условия, оказывающие селективное давление на микробы, к которому они должны приспособиться или быть уничтоженными, но механизмы, с помощью которых микробы адаптируются и выживают в условиях застройки, изучены недостаточно», — поясняет д-р Тонг.
Исследователи собрали 738 образцов из различных построенных сред, включая метро, жилые дома, общественные учреждения, пирсы и человеческую кожу в Гонконге. Затем они использовали дробное метагеномное секвенирование, чтобы проанализировать геномный состав микробов и понять, как они приспособились к сложным городским условиям.
Команда обнаружила 363 ранее не идентифицированных штамма микроорганизмов, обитающих на нашей коже и в окружающей нас среде. Геномы некоторых из этих штаммов содержали гены для метаболизма промышленных продуктов, встречающихся в городах, и использования их в качестве источников углерода и энергии. В том числе был обнаружен штамм Candidatus Eremiobacterota, который ранее встречался только в пустынной почве Антарктики.
Доктор Тонг говорит: «Геном нового штамма Eremiobacterota позволяет ему метаболизировать ионы аммония, содержащиеся в чистящих средствах. У штамма также есть гены дегидрогеназ спирта и альдегидов, которые расщепляют остаточный спирт, содержащийся в обычных дезинфицирующих средствах».
Микробы, обладающие повышенной способностью использовать ограниченные ресурсы и переносить промышленные продукты, такие как дезинфицирующие средства и металлы, конкурируют с неустойчивыми штаммами, что повышает их выживаемость и даже эволюцию. Таким образом, они могут представлять опасность для здоровья, если являются патогенными.
Команда выявила 11 уникальных, ранее не охарактеризованных штаммов Micrococcus luteus, обычно непатогенных, но способных вызывать инфекции у людей с ослабленным иммунитетом. «Проблема их адаптации к нашему поведению становится особенно актуальной в клинических условиях, когда больницы служат очагами распространения различных патогенов, вызывающих внутрибольничные инфекции, которые представляют собой серьезную угрозу, особенно в отделениях интенсивной терапии, где смертность может достигать 30 %», — говорит д-р Тонг.
Учёные также охарактеризовали два новых штамма Patescibacteria, известных как «нанобактерии», поскольку они имеют крошечные геномы, не содержащие большого количества генов для производства собственных ресурсов.
Доктор Тонг пояснил: «Некоторые штаммы Patescibacteria считаются паразитическими, поскольку они зависят от бактерий-хозяев, поставляющих им питательные вещества. Однако в данном исследовании ученые обнаружили, что один из штаммов нанобактерий, выделенный из кожи человека, содержит гены для биосинтеза каротиноидов и убихинона. Эти антиоксидантные соединения жизненно важны для человека, и мы обычно получаем их, особенно каротиноиды, через рацион питания, что говорит о возможных мутуалистических отношениях между бактериями и нами как их хозяевами».
Такое углубленное понимание метаболических функций микроорганизмов в построенной среде поможет разработать стратегии по созданию здоровой экосистемы микробов в помещении.
В настоящее время группа исследователей изучает передачу и эволюцию устойчивости патогенных микробов в отделениях интенсивной терапии, которые подвергаются жесткой и обширной дезинфекционной практике. Ученые надеются улучшить практику инфекционного контроля и повысить безопасность клинической среды для медицинских работников и пациентов.
[Фото: Jonathan Bailey, National Human Genome Research Institute, NIH]
