Η ξηρασία θα μπορούσε να πυροδοτήσει την άνοδο των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά υπερμικροβίων καθώς επιδεινώνεται η κλιματική αλλαγή, προτείνει νέα έρευνα

Μια μελέτη των μικροβίων του εδάφους έδειξε ότι η ξηρασία ευνοεί τους μικροοργανισμούς που επιβιώνουν από τα αντιβιοτικά. Διαπίστωσε επίσης ότι ορισμένα από τα γονίδια για αντοχή σε βακτήρια που κατοικούν στο έδαφος εμφανίζονται σε δείγματα παθογόνων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά που συλλέχθηκαν από ασθενείς νοσοκομείων. Επειδή τα βακτήρια μπορούν εύκολα να ανταλλάξουν μεγάλα κομμάτια γενετικών πληροφοριών – μια διαδικασία που ονομάζεται οριζόντια μεταφορά γονιδίων – οποιαδήποτε αύξηση της αντίστασης στα μικρόβια που κατοικούν στο έδαφος μπορεί εύκολα να φτάσει στα μικρόβια που μολύνουν τον άνθρωπο, είπαν οι συγγραφείς της μελέτης.

«Κανένα μέρος δεν έχει ανοσία», είπε Νταϊάν Νιούμανανώτερος συγγραφέας της μελέτης και βιολόγος στο Caltech. “Εάν έχετε ένα παθογόνο που εμφανίζεται σε ένα μέρος του κόσμου, εξαπλώνεται πολύ γρήγορα, επομένως αυτό είναι κάτι ανησυχητικό ανεξάρτητα από το πού ζείτε.”

Ανθεκτικά παθογόνα

Η αντίσταση στα αντιβιοτικά είναι ήδη ένα σημαντικό πρόβλημα υγείας, με το Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμώντας ότι τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά παθογόνα προκάλεσαν άμεσα 1,27 εκατομμύρια θανάτους ετησίως από το 2019 και συνέβαλαν σε άλλα 4,95 εκατομμύρια. Ενώ τα αντιβιοτικά σκοτώνουν μικρόβια, τα φάρμακα που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι στην κλινική προέρχονται επίσης από μικρόβια (ή μύκητες, όπως στη διάσημη περίπτωση της πενικιλίνης). Τα μικρόβια συνθέτουν αντιβιοτικά ως μέρος ενός εξελικτικού βραχίονα με άλλα μικρόβια, με στόχο να σκοτώσουν τυχόν πιθανούς ανταγωνιστές ή απειλές. Ένα από τα κύρια πεδία μάχης για αυτόν τον εξελικτικό πόλεμο είναι στο έδαφος.

Το άρθρο συνεχίζεται παρακάτω

Ο Newman και ο πρώτος συγγραφέας της νέας μελέτης, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Caltech Xiaoyu Shanαρχικά αποκάλυψε έναν υπαινιγμό ότι η ξηρασία θα μπορούσε να επιδεινωθεί αντοχή στα αντιβιοτικά σε ένα σύνολο πέντε βάσεων δεδομένων μεταγονιδιωματικής που συγκεντρώνουν γενετικές πληροφορίες μικροβίων του εδάφους από διαφορετικά περιβάλλοντα σε ηπείρους σε όλο τον κόσμο. Ορισμένες από αυτές τις βάσεις δεδομένων περιελάμβαναν δείγματα από τις ίδιες τοποθεσίες πριν και μετά την ξηρασία.

Σε κάθε περίπτωση, διαπίστωσαν οι ερευνητές, τα γονίδια σύνθεσης αντιβιοτικών ήταν πιο διαδεδομένα μετά από μια ξηρή περίοδο και λιγότερο διαδεδομένα μετά το τέλος μιας ξηρασίας.

«Το βλέπετε αυτό σε καλλιέργειες, σε λιβάδια, σε δάση, σε υγροτόπους, στις ΗΠΑ, στην Κίνα, στην Ελβετία», είπε ο Newman στο Live Science.

Για να μάθουν τι συνέβαινε, ο Νιούμαν, ο Σαν και οι συνάδελφοί τους πήγαν την ερώτηση στο εργαστήριο. Αντιμετώπισαν το στείρο χώμα με το αντιβιοτικό φαιναζίνη, το οποίο παράγεται από ορισμένα είδη βακτηρίων. Στη συνέχεια, πρόσθεσαν βακτήρια που κατοικούσαν στο έδαφος και άφησαν τα μισά δείγματα να στεγνώσουν για τρεις ημέρες, ενώ τα υπόλοιπα διατηρούσαν υγρασία.

{
window.reliablePageLoad.then(() => {
var componentContainer = document.querySelector(“#slice-container-newsletterForm-articleInbodyContent-DMWQxdiCyQRuz8yxjen9hW”);

if (componentContainer) {
var data = {“layout”:”inbodyContent”,”header”:”Sign up for the Live Science daily newsletter now”,”tagline”:”Get the worldu2019s most fascinating discoveries delivered straight to your inbox.”,”formFooterText”:”By submitting your information you agree to the Terms & Conditions and Privacy Policy and are aged 16 or over.”,”usDisclaimerFooterText”:”By signing up, you agree to our Terms of services and acknowledge that you have read our Privacy Notice. You also agree to receive marketing emails from us that may include promotions from our trusted partners and sponsors, which you can unsubscribe from at any time.”,”successMessage”:{“body”:”Thank you for signing up. You will receive a confirmation email shortly.”},”failureMessage”:”There was a problem. Please refresh the page and try again.”,”method”:”POST”,”inputs”:[{“type”:”hidden”,”name”:”NAME”},{“type”:”email”,”name”:”MAIL”,”placeholder”:”Your Email Address”,”required”:true},{“type”:”hidden”,”name”:”NEWSLETTER_CODE”,”value”:”XLS-D”},{“type”:”hidden”,”name”:”LANG”,”value”:”EN”},{“type”:”hidden”,”name”:”SOURCE”,”value”:”60″},{“type”:”hidden”,”name”:”COUNTRY”},{“type”:”checkbox”,”name”:”CONTACT_OTHER_BRANDS”,”label”:{“text”:”Contact me with news and offers from other Future brands”}},{“type”:”checkbox”,”name”:”CONTACT_PARTNERS”,”label”:{“text”:”Receive email from us on behalf of our trusted partners or sponsors”}},{“type”:”submit”,”value”:”Sign me up”,”required”:true}],”endpoint”:”https://newsletter-subscribe.futureplc.com/v2/submission/submit”,”analytics”:[{“analyticsType”:”widgetViewed”}],”ariaLabels”:{}};

var triggerHydrate = function() {
window.sliceComponents.newsletterForm.hydrate(data, componentContainer);
}

if (window.lazyObserveElement) {
window.lazyObserveElement(componentContainer, triggerHydrate);
} else {
triggerHydrate();
}
}
}).catch(err => console.error(‘%c FTE ‘,’background: #9306F9; color: #ffffff’,’Hydration Script has failed for newsletterForm-articleInbodyContent-DMWQxdiCyQRuz8yxjen9hW Slice’, err));
}).catch(err => console.error(‘%c FTE ‘,’background: #9306F9; color: #ffffff’,’Externals script failed to load’, err));
]]>

Μετά από αυτή την προσομοίωση ξηρασίας, ανακάλυψαν ότι το αντιβιοτικό στο έδαφος είχε γίνει, όπως ήταν αναμενόμενο, πιο συγκεντρωμένο καθώς εξατμιζόταν η υγρασία στο έδαφος. Διαπίστωσαν επίσης ότι, ως απάντηση σε αυτό το πιο συμπυκνωμένο αντιβιοτικό, τα βακτήρια του εδάφους που ήταν ευαίσθητα στα αντιβιοτικά υπέφεραν, ενώ τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια άκμασαν.

Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι η αντίσταση στα αντιβιοτικά καθοδηγείται από την εξελικτική πίεση, είπε ο Newman. Μόνο τα πιο σκληρά, τα πιο ανθεκτικά επιβιώνουν όταν η ξηρασία συγκεντρώνει τα αντιβιοτικά άλλων μικροβίων σε θανατηφόρα επίπεδα.

Για να πάρουν μια γεύση από αυτό το εξελικτικό πεδίο μάχης σε γενετικό επίπεδο, οι ερευνητές επέστρεψαν στις μεγάλες βάσεις δεδομένων μεταγονιδιωματικής. Διαπίστωσαν ότι τα γονίδια για την αντίσταση στα αντιβιοτικά έγιναν πιο κοινά σε περιόδους ξηρασίας. Αυτός ο επιπολασμός συμβαδίζει με την αύξηση των γονιδίων για τη σύνθεση αντιβιοτικών, υποστηρίζοντας την ιδέα ότι τα μικρόβια που πλήττονται από την ξηρασία ενισχύουν την αντοχή τους στα αντιβιοτικά ως απάντηση στην αυξημένη πίεση από επιθέσεις αντιβιοτικών από τους γείτονές τους.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές πήραν δείγματα εδάφους από την πανεπιστημιούπολη του Caltech, πρόσθεσαν τέσσερα διαφορετικά αντιβιοτικά και στέγνωσαν τα μισά από τα δείγματα. Και πάλι, είδαν περισσότερα μικρόβια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά στα αποξηραμένα δείγματα.

Ένας παγκόσμιος κίνδυνος

Το επόμενο ερώτημα ήταν εάν αυτά τα μοτίβα μπορούσαν να φανούν σε παγκόσμια κλίμακα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπάρχοντα δεδομένα για ανθεκτικά στα αντιβιοτικά παθογόνα που συλλέχθηκαν σε νοσοκομεία σε όλο τον κόσμο, καθώς και δεδομένα για το κλίμα και τον καιρό, για να ποσοτικοποιήσουν την ξηρασία σε κάθε νοσοκομείο. Διαπίστωσαν ότι όσο πιο στεγνή ήταν η περιοχή, τόσο πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά παθογόνα ανέφερε το νοσοκομείο. Το εύρημα ίσχυε ακόμη και όταν οι ερευνητές έλεγχαν την κοινωνικοοικονομική κατάσταση μιας χώρας, η οποία θα μπορούσε να επηρεάσει τις δοκιμές παθογόνων.

Ένα τελευταίο κυνήγι οδοκαθαριστών έδωσε ένα ακόμη κακό νέο: Πολλά από τα γονίδια που προσδίδουν αντίσταση στα αντιβιοτικά στα μικρόβια του εδάφους βρέθηκαν, αναπαράγονται ακριβώς, σε κλινικά παθογόνα που είναι γνωστό ότι ξεφεύγουν από τα αντιβιοτικά. Αυτά περιελάμβαναν τα κοινά νοσοκομειακά παθογόνα Enterococcus faecium, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa και είδη Enterobacteria, ανέφεραν οι ερευνητές στις 23 Μαρτίου στο περιοδικό Μικροβιολογία της Φύσης. Τα ανθρώπινα παθογόνα και τα μικρόβια του εδάφους έρχονται σε επαφή όλη την ώρα καθώς οι άνθρωποι μετακινούνται στο περιβάλλον, είπε ο Newman, και η αντίσταση που προκαλείται από την ξηρασία μπορεί εύκολα να μεταφερθεί από τα μικρόβια στο έδαφος στα μικρόβια του σώματος.

“Η συνεχιζόμενη θέρμανση και ξήρανση αναμένεται να επεκτείνει τις άνυδρες συνθήκες” Timothy Ghalyένας μικροβιακός οικολόγος στο Πανεπιστήμιο Macquarie στην Αυστραλία, έγραψε σε ένα άρθρο που συνόδευε τη μελέτη. Αυτό σημαίνει κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να επιταχύνει το ήδη σοβαρό πρόβλημα των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά παθογόνωνέγραψε.

Υπάρχουν τρόποι να κάνουμε τη δική μας εξελικτική μάχη ενάντια στα βακτήρια, είπε ο Newman. Πέρα από τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής, θα μπορούσαν να γίνουν περισσότερα για τη λήψη γρήγορων διαγνωστικών εξετάσεων στις κλινικές, ώστε οι γιατροί να μπορούν να θεραπεύουν γρηγορότερα τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια. Μπορούν επίσης να επιλέξουν θεραπείες πολλαπλών αντιβιοτικών που εξουδετερώνουν τα ανθεκτικά στελέχη. Ένα άλλο κρίσιμο βήμα, είπε ο Νιούμαν, είναι η χρηματοδότηση βασικής έρευνας για την ανακάλυψη φαρμάκων. Οι φαρμακευτικές εταιρείες έχουν αποσυρθεί σε μεγάλο βαθμό από την αναζήτηση νέων αντιβιοτικών λόγω έλλειψης κερδοφορίας, γεγονός που αφήνει τους κυβερνητικούς και ακαδημαϊκούς επιστήμονες στην πρωτοπορία της βασικής έρευνας.

«Δεν είναι η ώρα για τις κυβερνήσεις να σταματήσουν να χρηματοδοτούν την επιστημονική έρευνα και την ανακάλυψη φαρμάκων», είπε ο Νιούμαν.