Недопалок, залишений у парку, може бути значно складнішим об’єктом, ніж здається. Дослідники виявили, що використані сигаретні фільтри містять набагато більше генів стійкості до антибіотиків і потенційно патогенних бактерій, ніж ґрунт або рослинне сміття. Причому фільтр не лише накопичує мікроорганізми. Експерименти показали, що середовище недопалка може сприяти передачі генів стійкості між бактеріями. Дослідники перевірили 105 парків у Китаї Команда науковців зібрала недопалки, рослинне сміття та ґрунт у міських зелених зонах 35 китайських міст. Загалом недопалки були виявлені в усіх 105 обстежених парках. Для аналізу мікробного складу дослідники використали метагеномне секвенування та повне секвенування 16S рРНК. Це дозволило не просто визначити окремі бактерії, а оцінити набір генів, пов’язаних зі стійкістю до антибіотиків та патогенністю. Результат виявився показовим: у недопалках знайшли 1 209 підтипів генів стійкості до антибіотиків із 29 класів, тоді як загалом у всіх досліджених зразках було ідентифіковано 1 356 підтипів. Повідомляє NNews із посиланням на Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). У недопалках було значно більше генів стійкості Середня кількість генів стійкості до антибіотиків у недопалках становила 0,92 копії на клітину. Для порівняння, у рослинному смітті цей показник дорівнював 0,47, а в ґрунті — лише 0,14. Різниця стосувалася не лише кількості. Різноманіття генів стійкості в недопалках також було вищим: приблизно у 1,24 раза порівняно з рослинним сміттям і в 1,48 раза порівняно з ґрунтом. Дослідники також виявили 95 потенційно патогенних мікроорганізмів. Це приблизно вдвічі більше, ніж у рослинному смітті, і втричі більше, ніж у ґрунті. Серед бактерій, які були збагачені в недопалках, виявили представників Enterobacter, Pseudomonas, Escherichia та інших груп. Чому сигаретний фільтр стає особливим середовищем Тут і виникає головна особливість дослідження. Сигаретний недопалок — це не просто шматок сміття. Фільтр виготовлений із синтетичних волокон ацетату целюлози, а після куріння в ньому залишаються різні хімічні речовини. Дослідники зазначають, що недопалки можуть містити нікотин, поліциклічні ароматичні вуглеводні та важкі метали. Такі речовини створюють для мікроорганізмів несприятливе, стресове середовище. Здавалося б, це мало б заважати бактеріям. Але саме тут виникає парадокс: стрес може створювати умови, за яких перевагу отримують мікроорганізми, здатні краще виживати та протистояти несприятливим факторам. Якщо спростити, недопалок у цьому випадку працює приблизно як маленький штучний «острів»: одні бактерії не витримують умов, а стійкіші отримують більше шансів закріпитися. Бактерії можуть обмінюватися генами стійкості Особливу увагу дослідники приділили горизонтальному перенесенню генів. Це процес, за якого бактерія може отримати генетичний матеріал від іншої бактерії, а не лише успадкувати його від «батьківської» клітини. Саме такий механізм відіграє важливу роль у поширенні антибіотикорезистентності. У геномах мікроорганізмів із недопалків дослідники виявили зв’язки між генами стійкості та мобільними генетичними елементами — структурами, які можуть сприяти переміщенню генів. Зокрема, було виявлено п’ять потенційних подій горизонтального перенесення генів, пов’язаних із генами стійкості. А лабораторний експеримент дав ще цікавіший результат. Коли E. coli піддавали впливу екстракту недопалків, частота перенесення плазміди за певної концентрації екстракту зросла приблизно втричі порівняно з контролем. Водночас важливо: цей експеримент проводили в контрольованих лабораторних умовах із E. coli. Він демонструє потенціал такого процесу, але не означає, що кожен недопалок у парку автоматично спричиняє передачу резистентності людині. На волокнах фільтра бактерії створюють біоплівки Ще одна важлива деталь — бактерії не просто випадково осідають на поверхні недопалка. За допомогою електронної мікроскопії дослідники побачили сформовані на волокнах фільтра мікробні біоплівки. Біоплівка — це організована спільнота мікроорганізмів, яка прикріплюється до поверхні та створює навколо себе захисне середовище. Через це бактерії можуть краще переносити несприятливі умови. У дослідженні на волокнах недопалків були виявлені, зокрема, представники роду Pseudomonas. Це важливо, тому що фільтр фактично може перетворюватися з одноразового предмета на мікросередовище, де бактерії здатні зберігатися та взаємодіяти між собою. Частина мікробів походить із рота людини Недопалок має ще одну особливість, якої немає у звичайного шматка пластику чи рослинного листка: до викидання він контактує з ротовою порожниною курця. Аналіз походження мікроорганізмів показав значний перетин із людською мікробіотою. Більше половини генів високого ризику, виявлених у недопалках, також зустрічалися в людській слині. Загалом людські середовища були пов’язані з 66% генів антибіотикорезистентності та 56% потенційних патогенів, знайдених у недопалках. Водночас бактерії надходили не лише від людей. Дослідники виявили перетини з мікроорганізмами з ґрунту, повітря, водних і наземних екосистем, тварин та міської інфраструктури. Тобто недопалок може одночасно збирати мікроорганізми з ротової порожнини людини та навколишнього середовища. Що було відомо раніше Недопалки давно вважають серйозною проблемою міського забруднення. Їхні фільтри складаються із синтетичних волокон, а самі недопалки можуть зберігатися в навколишньому середовищі понад десятиліття. Відомо також, що з них можуть вимиватися токсичні речовини. Новизна цього дослідження — в іншому аспекті. Науковці показали, що недопалки можуть бути не просто джерелом хімічного забруднення, а й окремим мікробним середовищем, де накопичуються гени антибіотикорезистентності та потенційно патогенні бактерії. Чи становлять недопалки безпосередню небезпеку для людей? Дослідження не доводить, що випадковий контакт із недопалком призводить до інфекції або передачі людині антибіотикорезистентних бактерій. Автори говорять про потенційний ризик і показують механізми, які можуть сприяти збереженню та поширенню генів стійкості в міському середовищі. Особливо актуально це для зелених зон, де люди сидять на землі, займаються спортом, а діти можуть торкатися поверхні ґрунту та потім підносити руки до рота. Тому результати радше підкреслюють необхідність правильно утилізувати недопалки, ніж свідчать про нову безпосередню загрозу для кожного відвідувача парку. 💡 Цікаво знати У дослідженні проаналізували не лише мікроорганізми, а й понад 2 900 метагеномних зразків із публічних баз даних, щоб простежити можливе походження генів стійкості та патогенів. Це дозволило порівняти мікробний склад недопалків із середовищами людини, тварин, природними екосистемами та міськими поверхнями. ❓ Головне питання: чому саме недопалки накопичують більше стійких бактерій? Найімовірніше, тут працює одразу кілька факторів. Хімічні залишки створюють стрес для мікроорганізмів, синтетичні волокна забезпечують поверхню для колонізації, а залишки органічних речовин і волога можуть підтримувати мікробне життя. Одночасно недопалок приносить у навколишнє середовище мікроорганізми з ротової порожнини людини. Дослідники пов’язують підвищений ризик також із горизонтальним перенесенням генів, мобільними генетичними елементами та формуванням біоплівок. Що це може змінити Результати додають ще один аргумент до проблеми неправильного поводження з недопалками. Йдеться вже не тільки про сміття та токсичні речовини, а й про можливу участь таких відходів у циркуляції антибіотикорезистентності. Цікаво, що рівень ризику в дослідженні був пов’язаний не лише з температурою та хімічними факторами. Значну роль відігравали соціально-економічні умови, освіта, санітарна інфраструктура та поводження з відходами. Саме тому автори розглядають проблему в межах концепції One Health, яка пов’язує здоров’я людей, тварин і навколишнього середовища. Недопалок, який кілька секунд тому був частиною людського побуту, після викидання може стати місцем зустрічі мікроорганізмів із різних середовищ. Саме ця несподівана роль звичайного міського сміття і є головним результатом дослідження.