Исследователи считают, что ГМО-гены устойчивости к антибиотикам сохраняются в осадке сточных вод
Гены устойчивости к антибиотикам, которые были введены в генетически модифицированные продукты, способны противостоять обычным способам очистки сточных вод.
Результаты, содержащиеся в исследовательской работе, опубликованной недавно в журнале Biotechnology and Bioengineering, могут указывать на ранее неизвестный способ, благодаря которому бактерии могут стать устойчивыми к жизненно важным антибиотикам. Работа основана на дипломной работе Кортни Гарднера, выполненной в Университете Дьюка, в настоящее время доцентом кафедры гражданского и экологического строительства Университета штата Вашингтон. Вместе с профессором Тимом Джинном из Департамента гражданского и экологического строительства она недавно получила трехлетний грант от Министерства сельского хозяйства США для продолжения исследований.
Устойчивость к антибиотикам, которую бактерии развивают в ответ на взаимодействие с лекарственными средствами, растет во всем мире и угрожает способности лечить многие распространенные инфекции и заболевания.
«Мы определили, что внеклеточная ДНК, высвобождаемая при пищеварении, повсеместно применяется при очистке сточных вод в США — она гораздо более устойчива в окружающей среде, чем мы первоначально думали», сказала Гарднер. «Я думаю, что исторически это способствовало распространению устойчивости к антибиотикам в окружающей среде».
«Величина этого изменения до сих пор неизвестна — это то, что мы пытаемся установить», добавила она.
В отличие от Европы, которая в значительной степени запретила выращивание генетически модифицированных культур для потребления человеком, ГМО являются обычной частью продовольственного снабжения в Соединенных Штатах. Хотя эта практика становится все менее распространенной, в прошлом компании добавляли гены устойчивости к антибиотикам в свои модификации в качестве полезного маркера для дифференциации генетически модифицированных растительных клеток. Около 130 линий генетически модифицированных культур содержат такие гены. Исследователи обнаружили, что, когда люди едят такие продукты, включенный генетический материал проходит через пищеварительную систему и эти гены могут быть выпущены в окружающую среду, в том числе в очистные сооружения.
Между тем, половина биосолидов, производимых в США после очистки сточных вод, каждый год используется в качестве сельскохозяйственных удобрений, обеспечивая потенциальный путь для перемещения генов устойчивости к антибиотикам и бактерий через окружающую среду.
В новом исследовании, финансируемом Национальным научным фондом, исследователи добавили гены устойчивости к антибиотикам в реакторы, чтобы имитировать наиболее распространенную очистку сточных вод при 30- и 60-дневных обработках, которые генерируют биосолиды класса А. К смеси они добавили обычные антибиотики, такие как пенициллин, которые также часто встречаются в сточных водах.
Исследователи обнаружили, что фрагменты генов устойчивости к антибиотикам, особенно более длинные цепи, сохраняются при этом процессе. Они считают, что нити ДНК фиксируются на частицах в почве или осадке в дигесторах. Там они защищены от процессов, которые обычно убивают микробы, и вместо этого становятся резервуаром генетического материала.
Кроме того, исследователи обнаружили, что гены, по-видимому, поглощаются бактериями в иле. Исследователи предполагают, что бактерии в сточных водах, такие как стафилококки, испытывают стресс при встрече с антибиотиками. Собирая нити антибиотикорезистентной ДНК, они получают селекционное преимущество.
В своем новом исследовании Гарднер и Джинн теперь будут отслеживать и моделировать длительный перенос генов устойчивости к антибиотикам, в сельскохозяйственных областях. Они также будут изучать подавление молекул РНК, которые используются в современных генетически модифицированных культурах, чтобы заглушить нежелательные признаки урожая. Исследователи хотят знать, может ли остаточный генетический материал из подавления молекул РНК связываться с другими бактериями в окружающей среде, чтобы непреднамеренно заставить замолчать желательные признаки.
«Наша обеспокоенность с генетической и бактериальной точки зрения заключается в том, что между молчащей РНК и микробами окружающей среды, вероятно, существуют некоторые нецелевые совпадающие последовательности, и это может привести к потере гена и, возможно, функционального гена», сказала Гарднер.
Источник: https://news.wsu.edu/2019/10/18/researchers-find-persistence-antibiotic-resistant-gmo-genes-sewage-sludge/
Исследование: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/bit.27134
