Nowe badania pokazują, że drobnoustroje żyjące w środowiskach miejskich ewoluują, aby wytrzymać działanie środków czyszczących zaprojektowanych w celu ich eliminacji. Badanie odkrywa także nowe szczepy w Hongkongu, które wcześniej występowały wyłącznie na pustynnej glebie Antarktyki.
Od czasu ostatniej pandemii wzrosło zużycie środków dezynfekcyjnych, ale czy nasze dążenie do sterylnego środowiska miejskiego może przynieść odwrotny skutek?
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Mikrobiom zidentyfikował nowe szczepy drobnoustrojów, które przystosowały się do korzystania z ograniczonych zasobów dostępnych w miastach i wykazał, że nasze codzienne zachowanie zmienia skład mikroorganizmów w środowiskach wewnętrznych.
„Środowiska zabudowane oferują odrębne warunki, które odróżniają je od siedlisk naturalnych i inżynieryjnych” – mówi dr Xinzhao Tong, adiunkt na Uniwersytecie Xi’an Jiaotong-Liverpool (XJTLU) w Chinach i główny autor badania.
„Obszary z dużą liczbą budynków są ubogie w tradycyjne składniki odżywcze i niezbędne zasoby, których mikroby potrzebują do przetrwania, dlatego te środowiska zabudowane charakteryzują się wyjątkowym mikrobiomem.
„Wykorzystywanie przez nas środków czyszczących i innych produktów przemysłowych stwarza wyjątkowe środowisko, które wywiera selektywną presję na drobnoustroje, do której muszą się przystosować lub zostać wyeliminowane, ale mechanizmy, dzięki którym drobnoustroje adaptują się i przeżywają w środowiskach zabudowanych, są słabo poznane” – wyjaśnia dr Tong .
Mieszkańcy miast
Naukowcy zebrali 738 próbek z różnych środowisk zabudowanych, w tym metra, rezydencji, obiektów użyteczności publicznej, molo i ludzkiej skóry w Hongkongu. Następnie wykorzystali sekwencjonowanie metagenomiczne typu shotgun, aby przeanalizować zawartość genomu drobnoustrojów i zrozumieć, w jaki sposób przystosowały się one do trudnych warunków miejskich.
Zespół zidentyfikował 363 niezidentyfikowane wcześniej szczepy drobnoustrojów, które żyją na naszej skórze i w otaczającym nas środowisku. Niektóre z genomów tych szczepów zawierały geny metabolizujące produkty wytwarzane w miastach i wykorzystujące je jako źródła węgla i energii. Obejmuje to odkrycie szczepu Candidatus typu Eremiobacterota, wcześniej zgłaszanego jedynie w pustynnej glebie Antarktyki.
Wyspecjalizowane zdolności metaboliczne drobnoustrojów w środowiskach oligotroficznych. Tong i in. „Zróżnicowane i wyspecjalizowane możliwości metaboliczne drobnoustrojów w środowiskach oligotroficznych”. Mikrobiom (2024). Źródło: AJE Video Bytes we współpracy z Springer Nature Group
Dr Tong mówi: „Genom tego nowego szczepu Eremiobacterota umożliwia mu metabolizowanie jonów amonowych znajdujących się w środkach czyszczących. Szczep ma również geny dehydrogenaz alkoholowych i aldehydowych, które rozkładają resztki alkoholu znajdującego się w powszechnych środkach dezynfekcyjnych.
„Mikrobia posiadające zwiększone możliwości wykorzystania ograniczonych zasobów i tolerowania wytwarzanych produktów, takich jak środki dezynfekcyjne i metale, przewyższają szczepy nieoporne, zwiększając ich przetrwanie, a nawet ewolucję w środowiskach zabudowanych. Mogą zatem stanowić zagrożenie dla zdrowia, jeśli są chorobotwórcze.”
Zespół zidentyfikował 11 unikalnych, wcześniej nie scharakteryzowanych szczepów Micrococcus luteus, zazwyczaj niepatogennych, ale zdolnych do wywoływania infekcji oportunistycznych u osób z obniżoną odpornością.
„Kwestia ich dostosowania do naszego zachowania nabiera szczególnego znaczenia w warunkach klinicznych, gdzie szpitale stanowią siedliska różnorodnych patogenów wywołujących zakażenia szpitalne (HAI). HAI stanowią poważne zagrożenie, szczególnie na oddziałach intensywnej terapii, gdzie śmiertelność może sięgać nawet 30%” – mówi dr Tong.
Działanie równoważące
Naukowcy scharakteryzowali także dwa nowe szczepy Patescibacteria, znane jako „nanobakterie”, ponieważ mają maleńkie genomy, które nie zawierają wielu genów umożliwiających wytwarzanie własnych zasobów.
Dr Tong mówi: „Niektóre szczepy Patescibacteria są uważane za pasożyty, ponieważ ich składniki odżywcze są uzależnione od żywicieli bakteryjnych. Jednak w tym badaniu naukowcy odkryli, że jeden ze szczepów nanobakterii uzyskanych z ludzkiej skóry zawiera geny odpowiedzialne za biosyntezę karotenoidów i ubichinonu. Te związki przeciwutleniające są niezbędne dla ludzi i zazwyczaj nabywamy je, zwłaszcza karotenoidy, poprzez naszą dietę, co sugeruje możliwy wzajemny związek między bakteriami a nami jako ich gospodarzami”.
To lepsze zrozumienie funkcji metabolicznych drobnoustrojów w środowiskach zabudowanych pomaga opracować strategie tworzenia zdrowego ekosystemu drobnoustrojów w pomieszczeniach, w którym możemy żyć.
Zespół bada obecnie przenoszenie i ewolucję oporności drobnoustrojów chorobotwórczych na oddziałach intensywnej terapii narażonych na rygorystyczne i szeroko zakrojone praktyki dezynfekcyjne. Mają nadzieję ulepszyć praktyki kontroli infekcji i zwiększyć bezpieczeństwo środowisk klinicznych dla pracowników służby zdrowia i pacjentów.
Odniesienie: „Zróżnicowane i wyspecjalizowane możliwości metaboliczne drobnoustrojów w oligotroficznych środowiskach zabudowanych” autorstwa Xinzhao Tong, Danli Luo, Marcus HY Leung, Justin YY Lee, Zhiyong Shen, Wengyao Jiang, Christopher E. Mason i Patrick KH Lee, 17 października 2024 r., Mikrobiom.
DOI: 10.1186/s40168-024-01926-6
Finansowanie: Fundusz Hongkong Research Grants Council Research Impact 642 Fund, Fundacja Nauk Przyrodniczych prowincji Jiangsu, Fundusz Badań Generalnych Rady ds. Grantów Badawczych w Hongkongu
