Каждый город имеет уникальные микробные отпечатки

В новом исследовании ученые взяли тысячи образцов из систем общественного транспорта в 60 городах по всему миру, взяв мазки из общих точек соприкосновения, таких как турникеты и перила, в оживленных метро и автобусных станциях по всему миру.

Подвергнув более 4700 собранных образцов метагеномному секвенированию (изучению генетического материала, полученного из окружающей среды), ученые создали глобальный атлас городской микробной экосистемы, который, по их словам, является первым систематическим каталогом такого рода.

Результаты показывают, что нет двух одинаковых городов, и каждый крупный мегаполис, изученный на данный момент, выявляет уникальное “молекулярное эхо“ населяющих его видов микробов, отличных от популяций, встречающихся в других городских условиях.

Более того, трехлетний анализ выявил тысячи ранее не идентифицированных видов микроорганизмов, в том числе почти 11 000 вирусов и более 1300 типов бактерий, которые не соответствовали ни одному из известных видов.

“Каждый раз, садясь в метро, ​​вы, вероятно, путешествуете с совершенно новым видом“, - говорит системный биолог Кристофер Мейсон из Корнельского университета.

Команда, состоящая из десятков ученых из более чем 60 исследовательских организаций, в конечном итоге собрала образцы из 32 стран на шести континентах, но проект начался с более скромных целей - анализа микробных образцов, обнаруженных в системе метро Нью-Йорка.

После того, как эта работа стала привлекать внимание, Мейсон основал MetaSUB, международное сотрудничество, пытающееся задокументировать городской биом, с которым ежедневно взаимодействуют миллионы людей.

“Сейчас очевидно, что города, в целом, влияют на здоровье человека, хотя механизмы этого воздействия сильно различаются и часто малоизучены“, - пишут исследователи.

“Действительно, наше понимание микробной динамики в городской среде за пределами пандемий только начинается“.

Новые результаты подтверждают это наблюдение. Среди проанализированных 4728 метагеномных образцов (все из которых были собраны до пандемии COVID-19 ) было обнаружено гораздо большее количество неизвестных микробов, чем известных.

Всего было идентифицировано 10928 вирусов, 1302 бактерии, 2 археи и 838532 массивов CRISPR (фрагментов вирусной ДНК), которые не совпадали в справочных базах данных, по сравнению с примерно 4246 видами городских микроорганизмов, которые были идентифицированы ранее.

Из них, по словам исследователей, 31 вид микробов, кроме человека, был обнаружен в 97 процентах образцов: постоянный “основной“ городской микробиом, который появляется практически везде, как кажется.

Однако, помимо этого ядра, в каждом городе существуют различные географические различия микробных популяций. Настолько, что, по словам Мэйсона, он мог бы примерно с 90-процентной точностью предсказать, где живет человек, если бы ДНК на его обуви была секвенирована.

“Микробиом содержит молекулярные отголоски того места, где он был собран“, - говорит первый автор исследования Дэвид Данко, директор по биоинформатике MetaSUB.

“Прибрежный образец может содержать сололюбивые микробы, в то время как образец из густонаселенного города может показать поразительное биоразнообразие“.

Помимо различения отдельных сигнатур микробиома каждого мегаполиса, исследователи надеются найти новые способы выявления угроз здоровью в популяциях микробов, таких как устойчивые к антибиотикам штаммы бактерий, - доказательства этого широко распространены в городах, в которых проводилось исследование.

Что еще предстоит выяснить, так это то, является ли микробная уникальность каждого города случайностью или географические различия имеют более глубокое значение, которое мы еще не полностью осознаем.

Помимо выявления потенциально скрывающихся патогенов, разнообразный мир невидимых микробов в городах также может открывать многообещающие возможности для медицины, помогая нам открывать кластеры биосинтетических генов (BGC) - соединения со значительным потенциалом для будущих антибиотиков и других лекарств.

“Один из следующих шагов - синтез и проверка некоторых из этих молекул и предсказанных BGC, а затем посмотреть, что они делают с медицинской или терапевтической точки зрения“, - говорит Мейсон.

“Люди часто думают, что тропический лес - это изобилие биоразнообразия и новых молекул для лечения, но то же самое можно сказать о перилах метро или скамейках“.

Напомним, ранее сообщалось, что неизвестные микроорганизмы оккупировали пупки.

Источник