抗生物質に耐性を持ったバクテリアの拡散は、抗生物質の使用が増え続ける中、世界的な健康と食料安全保障に重大な脅威をもたらしている。そして、カナダとフランスの研究チームが、抗生物質耐性遺伝子を持つバクテリアが、雲を通じて拡散する可能性があることを発見した。
『Science of The Total Environment』誌に掲載されたこの研究は、フランス中部にある休火山の標高1,465メートルのPuy de Dôme山頂から採取された雲のサンプルを調べたものだ。
サンプルの分析では、1ミリリットルあたり330から30,000を超える細菌が検出され、平均は約8,000だった。
「これは、雲が、他の自然環境と同様の濃度で、バクテリア由来の抗生物質耐性遺伝子を保有していることを示した初めての研究です」と、研究の筆頭著者のラヴァル大学理工学部教授でケベック心肺研究所の研究員であるFlorent Rossi氏は、ニュースリリースで述べている。「これらのバクテリアは通常、植物や土壌の表面に生息しています。風や人間の活動によってエアロゾル化され、一部は大気中に上昇して雲の形成に参加します」。
研究者たちは、29種類の抗生物質耐性遺伝子の濃度を測定し、雲の水中には、平均20,800コピーの遺伝子が含まれていることを突き止めた。
「海洋雲と大陸雲では、それぞれ独自の抗生物質耐性遺伝子があります。たとえば、大陸雲には動物の生産に使用される抗生物質耐性遺伝子がより多く含まれます」と、Rossi氏は述べている。
抗生物質耐性は、バクテリアが抗生物質に曝露され、これらの薬剤に免疫を獲得することで発生する可能性がある。特に、抗生物質の使用が医療や農業で増加する中、抗生物質耐性バクテリアの増加は、肺炎、結核、食中毒などのバクテリア感染症の増加につながり、入院期間の延長、医療費の増加、死亡率の上昇につながると、世界保健機関は警告している。
「我々の研究は、雲が抗生物質耐性遺伝子が短距離および長距離にわたって広がる重要な経路であることを示しています。理想的には、これらの遺伝子の拡散を制限するために、人間活動による排出源を特定したいと考えています」と、Rossi氏は述べています。
この研究は、抗生物質耐性遺伝子を持つバクテリアが、雲を通じて拡散する可能性があることを初めて明らかにしたものだ。この発見は、抗生物質の乱用が、人間の健康と食料安全保障に与える深刻な問題を浮き彫りにしている。
論文
- Science of The Total Environment: Quantification of antibiotic resistance genes (ARGs) in clouds at a mountain site (puy de Dôme, central France)
参考文献
- EurekAlert!: Scientists discover antibiotic resistance genes in clouds
- NewAtlas: Antibiotic resistant genes found in clouds … Yes, clouds
研究の要旨
細菌における抗生物質耐性は、世界的に衛生上の大きな関心事となっている。人間の活動を維持するために大量の抗生物質が大量に使用された結果、細菌に抗生物質耐性遺伝子（ARG）が急速に獲得・維持され、環境中に拡散しています。最終的には、これらは大気中の輸送によって長距離に拡散する可能性があります。ここでは、大気中の抗生物質耐性遺伝子の長距離移動の可能性を示す指標として、雲中のARGの存在について評価しました。我々は、様々なARGが、主に自由対流圏に位置する雲の高度に到達することができると仮定した。大気中に取り込まれた後、それらは効率的に輸送され、それぞれの濃度は気団の発生源や地理的な起源によって異なるはずです。我々は、ピュイ・ド・ドーム山頂の気象観測所（1465 m a.s.l., France）において、2019年9月から2021年10月にかけて高流量インピンジャーを配備し、12個の雲を採取した。総空中浮遊菌濃度をフローサイトメトリーで評価し、1つの移動性遺伝要素（トランスポザーゼ）を含む抗生物質耐性の主要ファミリー（キノロン、スルホンアミド、テトラサイクリン；グリコペプチド、アミノグリコシド、βラクタマーゼ、マクロライド）のARGs亜型をqPCRで定量化しました。その結果、29種類のARGのサブタイプが存在し、その濃度は1.01 × 103から1.61 × 104 copies m-3の範囲であったことがわかった。海洋（大西洋）上空を輸送される気流中の雲と、大陸表面の影響を受けた雲との間には、明確な区別が観察された。特に、海洋性雲ではキノロン系（主にqepA）耐性遺伝子が多く（平均で全ARGの54％）、大陸性雲ではスルホンアミド、テトラサイクリン、糖ペプチド、βラクタマーゼ、マクロライドが多く見られた。本研究は、雲に他の自然環境と同程度の濃度の微生物ARGが存在することを示す最初の証拠となるものである。これは、大気圏がARGを大規模に拡散させるルートであることを強調するものである。
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