Городские микробы находят новые удивительные способы выживания
После, казалось бы, бесконечной пандемии мы все стали немного одержимы идеей чистки, дезинфекции и дезинсекции городской среды. Но пока мы пристегиваемся и вступаем в новую норму, остается вопрос: не переставляем ли мы местами микробы в городах?
В новом интригующем исследовании ученые выяснили, как наше повседневное поведение изменяет микробную экосистему в наших домах, офисах и общественных местах.
Городская зона микробов
По словам доктора Синьчжао Тонга, доцента Сианьского университета Цзяотун-Ливерпуль (XJTLU), Китай, и ведущего автора исследования, «застроенная среда обладает особыми условиями, которые отличают ее от естественной и искусственной среды обитания».
«В районах, где много зданий, мало традиционных питательных веществ и основных ресурсов, необходимых микробам для выживания, поэтому в такой среде обитания формируется уникальный микробиом».
Доктор Тонг пояснил, что использование нами чистящих и других промышленных средств создает уникальные условия, которые оказывают селективное давление на микробы, к которому они должны приспособиться или быть уничтоженными.
Однако, отметил доктор Тонг, механизмы, с помощью которых микробы приспосабливаются и выживают в построенной среде, изучены недостаточно.
Уникальная перепись городских микробов
Наши города кишат невидимой невооруженным глазом жизнью, в частности, городским микробиомом. Доктор Тонг и ее команда провели уникальную перепись этих невидимых горожан.
Исследователи собрали 738 образцов из различных построек Гонконга - от общественных учреждений и жилых домов до метро, причалов и даже человеческой кожи.
Анализ дал поразительные результаты - 363 ранее не встречавшихся штамма микроорганизмов , обитающих на нашей коже и в окружающей среде. Некоторые из них даже обладали генами, позволяющими им потреблять специфические для города продукты в качестве источника энергии.
Городские микробы, использующие ограниченные ресурсы
Один из жизнестойких штаммов был первоначально обнаружен в суровых пустынных почвах Антарктиды, а теперь его можно встретить поглощающим ионы аммония в чистящих средствах.
«Геном этого нового штамма Eremiobacterota позволяет ему метаболизировать ионы аммония, содержащиеся в чистящих средствах. У штамма также есть гены дегидрогеназ спирта и альдегидов, которые расщепляют остатки спирта, содержащегося в обычных дезинфицирующих средствах», - говорит доктор Тонг.
«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 в построенной среде. Поэтому они могут представлять опасность для здоровья, если являются патогенными».
Разнообразные штаммы городских микробов
Не все наши микроскопические сожители - желанные гости. Среди вновь выявленных штаммов оказалось 11 уникальных воплощений Micrococcus luteus. Этот вид бактерий обычно безвреден для человека, но способен вызывать негативные реакции у людей с ослабленной иммунной системой.
В то время как одни бактерии приспосабливаются, чтобы стать устойчивыми к нашим методам очистки, другие выбрали иной путь выживания.
Познакомьтесь с «нанобактериями» - крошечными, загадочными бактериями с мизерными геномами, которым не хватает ресурсов для самостоятельного существования.
Симбиотические отношения с человеком
Среди них исследователи обнаружили штамм, который вступил в симбиотические отношения со своим хозяином-человеком, производя жизненно важные антиоксидантные соединения в обмен на кров и пропитание.
«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», - отметил доктор Тонг.
«Эти антиоксидантные соединения жизненно важны для человека, и мы обычно получаем их, особенно каротиноиды, через наш рацион питания, что говорит о возможных мутуалистических отношениях между бактериями и нами как их хозяевами».
Динамические изменения в городских микробах
Проницательное исследование микробного состава городской среды открывает симфонию взаимодействий, выходящих за рамки простого существования. Эти крошечные организмы постоянно общаются, конкурируют и сотрудничают, причудливо влияя на окружающую среду.
Городской пейзаж - это и оркестр, и поле боя, где генетический обмен повышает способность к выживанию в различных условиях. Анализируя ДНК микроорганизмов, исследователи могут проследить эти взаимодействия, проливая свет на то, как городские экосистемы способствуют сосуществованию и жизнестойкости микроорганизмов.
Эти развивающиеся знания не только обогащают наше понимание микробной экологии, но и способны помочь в разработке стратегий общественного здравоохранения, распознавая микробные закономерности, которые могут повлиять на динамику эпидемий.
Будущие направления исследований
Несмотря на значительные научные достижения, в нашем понимании городских микробиомов и их более широкого влияния на здоровье человека и стабильность окружающей среды остаются существенные пробелы.
Доктор Тонг и ее коллеги подчеркивают необходимость междисциплинарного сотрудничества, объединяющего такие области, как микробиология, городское планирование и общественное здравоохранение, для создания целостного ландшафта понимания.
Согласовывая научные исследования с инициативами по просвещению населения, мы можем дать сообществам возможность принимать обоснованные решения, которые будут способствовать как микробному разнообразию, так и здоровью человека.
По мере того как исследователи узнают все больше о микробах наших городов, они представляют себе будущее, в котором городская жизнь может гармонично сочетаться с процветающей микробной биосферой, что в конечном итоге будет способствовать более здоровому и устойчивому сосуществованию.
Создание микробного чертежа
Это масштабное исследование, изучающее, как микробы приспосабливаются и процветают в окружающей среде, может помочь разработать лучшие стратегии по созданию благоприятной микробной экосистемы в помещениях.
В настоящее время исследовательская группа изучает эволюцию устойчивости патогенных микробов в отделениях интенсивной терапии с целью совершенствования методов инфекционного контроля и защиты здоровья медицинских работников и пациентов.
По сути, речь идет о достижении баланса, когда мы можем сосуществовать с нашими микробными друзьями в наших городских пейзажах, учиться друг у друга и развиваться вместе ради более здорового будущего.
Исследование опубликовано в журнале Microbiome.
