Связанное с климатом потепление и засухи могут спровоцировать почвенные бактерии на активный обмен генами, отвечающими за устойчивость к антибиотикам, что, в свою очередь, способно отразиться на здоровье человека. К такому выводу пришли авторы двух независимых научных работ, опубликованных в престижных журналах.
Первое исследование, результаты которого были представлены 22 апреля в журнале Nature, показало, что жара способствует обострению борьбы за выживание среди микроорганизмов, обитающих в искусственно подогреваемых почвах пастбищ. Вторая группа ученых, чья работа опубликована в апрельском выпуске Nature Microbiology, установила, что засуха, лишая почву влаги, заставляет антибиотики концентрироваться в минимальных остатках воды, что создаёт благоприятные условия для размножения устойчивых микробов. Оба исследования подчёркивают, что жара и засуха, вызванные изменениями климата, становятся катализаторами роста устойчивости к антибиотикам в природной среде, а это может представлять угрозу для человеческого организма.
Климатические изменения как скрытый фактор антибиотикорезистентности
Традиционно проблему устойчивости к антибиотикам связывали с неправильным или чрезмерным их применением человеком: когда пациенты прерывают курс лечения или врачи ошибочно назначают эти препараты для борьбы с вирусными инфекциями, против которых они бессильны. Однако, как отмечает Сяоюй Шань, микробный эколог из Калифорнийского технологического института, «мы часто забываем или даже пренебрегаем историческим фактом, что эти полезные препараты присутствуют не только в аптеках CVS». Многие антибиотики изначально продуцируются почвенными микробами, которые используют эти соединения в качестве оружия в конкурентной борьбе. Хотя разработчики применяют эти вещества для лечения различных бактериальных инфекций, устойчивость к антибиотикам может дать микробам преимущество в выживании — как во внешней среде, так и внутри организма человека. Таким образом, изменение климата способно привести к появлению трудноизлечимых бактериальных цепочек, что подтверждается выводами обеих научных групп.
е климата также может повысить устойчивость к антибиотикам. Предыдущие исследования показали, что более высокая температура влияет на рост устойчивости к антибиотикам. «Но на самом деле мы не знаем эту машину», — говорит Цзичжун «Джо» Чжоу, микробный эколог из Университета Оклахомы в Нормане.
В течение десяти лет, с 2009 по 2020 год, Чжоу и его коллеги искусственно нагревали температуру до 3 градусов Цельсия была выше температуры окружающего воздуха с помощью инфракрасных ламп. Генетический анализ образцов почвы показал, что устойчивость генов к антибиотикам была примерно на 25 процентов выше среди почвенных микробных сообществ на отапливаемых почвах по сравнению с обычными участками.
Команда обнаружила, что потепление шло рука об руку с ростом заболеваемости. По мере того как бактерии адаптировались таким образом, что помогали им процветать в более жаркой почве, а также развилась устойчивость к антибиотикам. И другие бактерии, способные выдержать жару (некоторые из которых уже были устойчивы к антибиотикам), получили преимущество. Вполне возможно, что обмен генами между бактериями вызовет массовую устойчивость во всем микробном сообществе. В целом результаты показывают, что почвенные микробы со временем становятся устойчивыми, но не из-за воздействия антибиотиков, говорит Чжоу, а из-за самого нагревания.
Между тем, как обнаружен Шан и его коллеги, источники питания должны обеспечивать устойчивость к воздействию. Данные, собранные на пахотных землях и пастбищах в штатах, лесах в Швейцарии и водно-болотных угодьях в Китае, показывают, что почвенные микробы производят больше антибиотиков во время засухи, чем в нормальных условиях. Эксперименты в лабораторных посудах показывают, что антибиотики концентрируются в более жестких почвах. Концентрированные соединения убивали концентрированные бактерии, вызывая процветание устойчивых штаммов.
Это немного похоже на приготовление леденцов. «Вы кладете сахар в раствор, и если вы начнете выпаривать раствор, он концентрирует сахар до такой степени, что вы начнете получать леденцы», — говорит соавтор исследования Дайан Ньюман, физиолог-бактериолог из Калифорнийского технологического института. (Ньюман является членом попечительского совета организации науки, образовательной некоммерческой организации в Вашингтоне, округ Колумбия, которая издает Science News .)
Высшие земли не производят «конфеты», но вынуждают антибиотики и микробы заселять более тесные пространства. Такая непосредственная близость может помочь антибиотикам уничтожить чувствительные бактерии, в то время как другие микробы становятся устойчивыми благодаря обмену генами со своими соседями. Эти устойчивые штаммы могут передаваться людям. Используя данные больниц в 116 странах, мы обнаружили более важные этапы, устойчивые к антибиотикам, в более засушливых зонах.
«Трудно связать происходящее на почве непосредственно с клиникой», — говорит эпидемиолог и экономист Раманан Лаксминараян из One Health Trust в Вашингтоне, округ Колумбия, который не участвовал ни в одном из исследований. Это связано с тем, что другие факторы также могут объяснить, почему в засушливых регионах наблюдается большая устойчивость к антибиотикам, например, отсутствие медицинских учреждений в условиях воздушной атмосферы на Западе, что может задержать оказание помощи.
По словам Шаны, засушливая среда обычно пыльная. Грязь, разносимая ветром, может разносить микробы по ландшафту и доставлять людям устойчивые к антибиотикам патогены.
Тем не менее, два этих исследования повышают степень внимания к окружающему миру, — говорит Лакшминараян. «Мы находимся во власти окружающей среды. Мы не можем решать все проблемы общественного здравоохранения, просто работая в больницах. Мы также обращаем внимание на окружающую среду».