Устойчивые к дезинфекции микробы иногда полезны для здоровья

Микробы не только прекрасно адаптировались к скудным ресурсам искусственной среды в наших городах, но даже используют в качестве пищи вещества, которые на самом деле вредны для них — дезинфицирующие средства.

Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:E._coli_Bacteria_(16578744517).jpg by NIAID

После пандемии возросло использование дезинфицирующих средств. Однако микробы — существа изменчивые и могут адаптироваться к окружающей среде, а также к противоядиям. Не в последнюю очередь об этом свидетельствует растущая устойчивость многих бактерий к антибиотикам.

"Использование нами чистящих средств создает уникальную среду, оказывающую избирательное давление на микробы, к которым они должны адаптироваться, чтобы избежать уничтожения. Но механизмы, с помощью которых микробы адаптируются и выживают в искусственной среде, плохо изучены", — объяснила Синьчжао Тонг (Xinzhao Tong) из китайского университета Xi'an Jiaotong-Liverpool University (XJTLU).

Руководимый Тонгом коллектив изучил, как микробы реагируют на уборку в условиях городской среды Гонконга. В отличие от природы, микроорганизмам здесь, как правило, приходится нелегко.

"Районы со множеством зданий бедны традиционными питательными веществами и необходимыми ресурсами, необходимыми микробам для выживания. Таким образом, эта искусственная среда имеет уникальный микробиом", — указала Тонг.

Биологами собрано 738 образцов из различных общественных и частных зданий, метро, ​​лодочных причалов, а также с кожи жителей Гонконга. Затем они секвенировали геном содержащихся в них микроорганизмов и сравнили их генетический состав.

В этих образцах команда обнаружила 860 различных микроорганизмов, почти исключительно бактерий. В их число вошли широко распространенные виды, такие как Micrococcus luteus и Cutibacterium Acnes, а также 373 штамма, которые ранее были неизвестны.

"Микробиом воздуха в метро содержал наибольшее количество видов, микробиом поверхности пирса был самым разнообразным и однородным, а микробиом кожи был наименее разнообразным и наиболее неоднородным", — сообщили Тонг и её коллеги.

Анализ генома показал, что некоторые из этих микробов имеют гены ферментов, с помощью которых они могут, среди прочего, вырабатывать защитные и защитные вещества и метаболизировать искусственные продукты. Это означает, что они также могут использовать городские материалы с низким выходом в качестве источника углерода, азота и энергии, то есть в качестве пищи. Кожа человека служит для них, помимо прочего, источником жиров и аминокислот.

Городская микробная пища, по-видимому, также включает в себя чистящие средства. Это демонстрирует, в том числе, кислототолерантная бактерия, ранее известная только в Антарктиде, которую теперь обнаружена на наших ладонях.

"Геном этого штамма Eremiobacterota позволяет ему метаболизировать ионы аммония, содержащиеся в чистящих средствах. Штамм также имеет гены алкогольной и альдегиддегидрогеназы, которые расщепляют остаточный спирт, содержащийся в обычных дезинфицирующих средствах", — указала профессор Тонг.

Биологи приходят к выводу, что микроорганизмы уже генетически адаптировались к специфической пище, доступной в городских условиях, и к веществам, которые действительно для них вредны.

"Микробы, которые обладают улучшенными способностями использовать ограниченные ресурсы и переносят промышленные продукты, такие как дезинфицирующие средства и металлы, вытесняют неустойчивые штаммы", — полагает исследовательница.

Адаптированные бактерии имеют эволюционное преимущество и имеют больше шансов на распространение.

Это опасно для нас, людей, только в том случае, если устойчивые микробы вызывают заболевания. Это не всегда так, но некоторые бактерии могут стать серьезной проблемой для персонала и пациентов, особенно в больницах. Поэтому Тонг и ее коллеги хотят провести последующие исследования, чтобы более подробно выяснить, какие из этих адаптированных городских микробов встречаются в больницах и сколько из них устойчивы к дезинфицирующим средствам.

В долгосрочной перспективе результаты помогут создать здоровую городскую среду, в которой обитают только непатогенные микробы. В некоторых случаях городские микробы могут даже вступить с нами в полезный для здоровья симбиоз: например, исследователи обнаружили на коже человека штамм из группы Patescibacteria, содержащий гены биосинтеза каротиноидов и убихинона.

"Эти антиоксидантные соединения жизненно важны для человека. Обычно мы получаем их, особенно каротиноиды, с пищей", — констатирует Тонг.

Уточнения

Микробиом (micro — «маленький», bios — «жизнь») — сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания, или совокупность генов микроорганизмов такого сообщества.

Альдегиддегидрогеназы — группа ферментов, катализирующих окисление альдегидов. Играют важную роль в выведении алкоголя из организма.

Каротино́иды — природные органические пигменты, синтезируемые бактериями, грибами, водорослями, высшими растениями и коралловыми полипами, окрашены в жёлтый, оранжевый или красный цвета.

Кофермент Q (МНН: лат. Ubidecarenone, убидекаренон; также известен как кофермент Q₁₀, убихинон, лат. ubiquinone, coenzyme Q₁₀, coenzyme Q) — это группа коферментов — бензохинонов, содержащих хиноидную группу (отсюда обозначение Q) и содержащих несколько изопрениловых групп (например, 10 в случае кофермента Q₁₀).

А̀нтиоксида́нты (также антиокислители, консерванты) — вещества, которые ингибируют окисление; любое из многочисленных химических веществ, в том числе естественные продукты деятельности организма и питательные вещества, поступающие с пищей, которые могут нейтрализовать окислительное действие свободных радикалов и других веществ.