Metro Swabber’lar Bir Mikrop Ormanı Buluyor – Ve Binlerce Yeni Tür

Doğa bilimciler yüzyıllar boyunca dünyanın flora ve faunasının haritasını çıkardı. Göçmen kuşların ve soğuk su balıklarının atlaslarını bir araya getirdiler, etçil hayvanların ve dağ bitkilerinin coğrafyasını çizdiler.

Şimdi, muazzam bir uluslararası araştırmacı ekibi koleksiyona yeni bir cilt ekledi: dünyanın metrolarında bulunabilen bir mikroorganizma atlası. Stockholm’den Şanghay’a, Sacramento’dan Sidney’e altı kıtada 60 şehirde 900’den fazla bilim insanı ve gönüllü tarafından toplanan verileri içerir.

Weill Cornell Medicine’de araştırmaya liderlik eden bir genetikçi olan Christopher Mason, “Dünyanın dört bir yanındaki şehirlerden genetik materyal toplayan, bezleri ve maskeleri olan koordineli bir insan falanksımız vardı” dedi.

Her şehrin kendine özgü mikrobiyal profili olmasına rağmen, tüm şehirlerin paylaştığı bir “çekirdek kentsel mikrobiyom” da vardı. Uluslararası MetaSUB konsorsiyumunun üyeleri olan bilim adamları, daha önce tanımlanmamış 10.000’den fazla virüs ve bakteri türü keşfettiler. Bulguları Çarşamba günü Cell dergisinde yayınladılar.

Dr. Mason, “Yeni yaşam formlarının genişliğini ve hazinesini bulmak için şehir merkezlerine derin bir dalış yaptık” dedi. “Şehirlerimizin parmaklıkları ve bankları bazen bir yağmur ormanında bulduğunuz kadar çok veya daha fazla çeşitliliğe sahiptir. ”

Bu mikropların çoğunun kaynağı ve işlevi bilinmemektedir ve araştırma, bizi çevreleyen mikroorganizmalar hakkında öğrenilecek ne kadar şey kaldığını ortaya koymaktadır. Ancak bilim adamları, bulguların alarma geçmemesi gerektiğini vurguluyor.

Makalenin yazarlarından biri ve MetaSUB için biyoinformatik direktörü olan David Danko, “Endişelendiğimiz hiçbir şey görmüyoruz” dedi. İnsanlar bunlarla sürekli iletişim halindedir. “İnsanların bu mikroplardan korkmasını istemiyoruz, çünkü bunlar biz insanlar olarak içinde yaşadığımız ekosistemin bir parçası.”

Metro eksperleri

Yeni çalışma için örnek toplama, Dr. Mason’un New York City metro sistemindeki mikroplar üzerine yaptığı araştırmanın uluslararası ilgi görmesinin ardından 2015 yılında başladı. Yanıt olarak, dünyanın dört bir yanındaki şehirlerde bulunan mikropları incelemek için MetaSUB konsorsiyumunu kurdu.

Araştırmacılardan ve gönüllülerden oluşan ekipler, 2015’ten 2017’ye kadar binlerce örnek toplayarak 60 şehrin toplu taşıma sistemlerine yayıldılar. Turnikeler, korkuluklar, bilet gişeleri ve transit istasyonlar ve metrodaki banklar dahil olmak üzere çok çeşitli yüzeyleri temizlediler. arabalar. (Metro sistemi olmayan birkaç şehirde ekipler otobüs veya tren sistemine odaklandı.)

Bilim insanlarının yeraltı örnekleme keşif gezileri genellikle dikkat çekti. Bazıları o kadar merak uyandırdı ki, gönüllü temizlik ekibine katıldılar, diğerleri ise metro direklerinde ne yaşadığını kesinlikle bilmek istemediklerinde ısrar etti. Yolcular, araştırmacıların minik bezleriyle ne yaptıklarını ara sıra yanlış anladılar. Dr. Mason, “Bir adam metroyu temizlediğimiz için coşkuyla bize teşekkür etti,” dedi.

Araştırmacılar ayrıca, Microbiome dergisinde Çarşamba günü yayınlanan “hava mikrobiyomu” üzerine bir yardımcı makale için altı şehrin – New York, Denver, Londra, Oslo, Stockholm ve Hong Kong – transit sistemlerinden hava örnekleri topladılar.

Northwestern Üniversitesi’nden çalışmaya dahil olmayan bir mikrobiyolog olan Erica Hartmann, “Bu çok büyük,” dedi. “Örneklerin sayısı ve örneklerin coğrafi çeşitliliği – bu eşi görülmemiş bir şey. ”

Daha sonra ekip, içerdiği türleri tanımlamak için her örnekten DNA’yı çıkardı ve sıraladı. Toplamda, tüm yüzey örneklerinde, bilinen 4.246 mikroorganizma türü buldular. Bunların üçte ikisi bakteri iken geri kalanı mantar, virüs ve diğer mikrop türlerinin bir karışımıydı.

Ancak bu sadece başlangıçtı: Ayrıca, daha önce belgelenmemiş 10.928 virüs ve 748 çeşit bakteri buldular. Şu anda Almanya’daki Tübingen Üniversite Hastanesi’nde araştırma görevlisi olan MetaSUB’un eski yönetici direktörü Daniela Bezdan, “Bunların gerçek olduğunu görebiliyorduk – mikroorganizmalar – ancak herhangi bir veritabanında yer almıyorlar,” dedi.

Uzmanlar, bu organizmaların büyük çoğunluğunun muhtemelen insanlar için çok az risk oluşturduğunu söyledi. Dr. Danko, buldukları yeni virüslerin neredeyse tamamının bakteriyofajlar veya bakterileri enfekte eden virüsler olduğunu söyledi. Dahası, genetik sıralama, ölü ve canlı organizmalar arasında ayrım yapamaz ve hiçbir ortam steril değildir. Aslında, vücudumuz düzgün çalışması için zengin ve dinamik bir mikrop topluluğuna güvenir.

Araştırmaya dahil olmayan Colorado Boulder Üniversitesi’nden bir mikrobiyolog olan Noah Fierer, “Bence en önemli şey korkmamaktır” dedi. “Bunların çoğu patojen değil, çoğu muhtemelen zararsız ve bazıları gerçekten faydalı olabilir. ”

Buldukları yeni mikroplardan bazıları, yeni ilaçların veya diğer yararlı bileşiklerin kaynağı olabilir. Dr. Hartmann, “Mikrobiyal çeşitlilik miktarı sadece anlaşılamayacak kadar büyük” dedi. “Gerçekten anlamadığımız çok şey var ve henüz farkında olmadığımız her türden şık biyoteknoloji ve her türlü eğlenceli kimya olabilir. ”

Şehir imzaları

Ancak bu muazzam mikrop koleksiyonunda bilim adamları, her şehirdeki neredeyse her örnekte bulunan “çekirdek kentsel mikrobiyom” olarak adlandırdıkları 31 farklı bakteri türünü tanımlayabildiler.

Bu türlerin yaklaşık yarısı, tipik olarak insan vücudunun içinde ve üzerinde, özellikle ciltte yaşayan bakterilerdir. Yüzümüzdeki yağla beslenen Cutibacterium acnes ve terimizdeki bileşikleri parçalayarak vücut kokusu üretimine katkıda bulunan Micrococcus luteus içerir. (Bilim adamları, cilt bakterilerinin havada dönen mikropların yarısını da oluşturduğunu buldu.)

Çekirdek mikrobiyom ayrıca toprak bakterilerinin yanı sıra, tipik olarak okyanusla ilişkilendirilen Modestobacter marinus gibi bazı beklenmedik türleri de içeriyordu. Araştırmacılar neden dünyanın metro istasyonlarında olduğundan emin değiller, ancak tuza karşı yüksek toleransı ve radyasyona dayanma yeteneği onu özellikle dayanıklı hale getirebilir; taş üzerinde iyi geliştiği bilinmektedir.

Aslında, çekirdek mikrobiyomdaki türlerin birçoğu, görünüşte misafirperver olmayan ortamlarda hayatta kalmalarına yardımcı olabilecek benzer özelliklere sahiptir. Dr. Mason, “Çelik bir korkuluk muhtemelen yaşamak için hoş bir yer değildir, ancak orada hayatta kalmak için adapte olmuş olabilirler” dedi.

Şimdilik, bu birkaç olası teoriden sadece biridir. Dr. Danko, “Bunlardan bazılarının gerçekte ne yaptığına dair henüz tatmin edici bir yanıt veremiyoruz,” dedi.

Bu çekirdek mikrobiyomun ötesinde, şehirler arasında muazzam farklılıklar vardı. Bazı coğrafi kümelenmeler belirgindi: Kuzey Amerika ve Avrupa şehirlerinin mikrobiyal profilleri, Doğu Asya şehirlerinden farklıydı. Ve iki şehir birbirine ne kadar yakınsa, mikrobiyal profilleri de o kadar benzerdi.

Aslında, şehirlerin mikrobiyal imzaları, bilim adamlarının bir örneğin nereden geldiğini yüzde 88 doğrulukla belirleyebilecekleri kadar belirgindi. “Bana ayakkabınızı verin ve sıralarsam, size muhtemelen dünyanın neresinden geldiğinizi söyleyebilirim,” dedi Dr. Mason.

Bu farklılıkları yönlendiren şey tam olarak net değil. İklim ve coğrafyanın her ikisi de bir rol oynar: Ekvator’a daha yakın şehirler, uzaktaki şehirlere göre daha fazla mikrobik çeşitliliğe sahipken, bazı kıyı şehirleri tipik olarak suyla ilişkili mikroplara sahipti.

Farklı şehirlerdeki yolcular da vücutlarından farklı mikropları saçıyor olabilir. Önceki araştırmalar, insan mikrobiyomunun yaşa, cinsiyete, coğrafyaya ve diyet ve ilaç kullanımı dahil olmak üzere çeşitli yaşam tarzı faktörlerine göre bireysel olarak değiştiğini göstermiştir.

Norveç Savunma Araştırma Kuruluşu’nun baş bilim insanı Marius Dybwad, “Diğer araştırmalara dayanarak, insan derisi mikrobiyotasının şehirler arasında farklı olan, taşıtların demografik yapısının bir yansıması olabileceğine dair tahmin edebileceğimiz şey,” dedi. MetaSUB’un hava girişimi.

Ancak bir sır olarak kalan çok şey ve açıklanamayan birçok varyasyon var. Colorado Boulder Üniversitesi’nden Dr. Fierer, “Muhtemelen tek bir açıklama yoktur,” dedi. “Bazı şehirlerde daha fazla toprak veya farklı gıda maddeleri veya yüzeye inen havaya mikrop katkısı yapan farklı bitkiler veya farklı hijyen uygulamaları olabilir – Demek istediğim, yüzlerce farklı açıklama var. Ama bunu görebilmeleri oldukça havalı. “

Kalıcı direnç

Geçen yaz Hong Kong’da taşıtlar.

(mtag101708) Kredi. . . Yik Lam / Reuters

Araştırmacılar ayrıca mikroorganizmalara antibiyotikleri ve diğer antimikrobiyal bileşikleri engelleme yeteneği verebilecek gen veritabanlarında buldukları genetik dizileri karşılaştırdılar. Bu “antimikrobiyal direnç genleri” yaygındı, her şehirden hava ve yüzey örneklerinde mevcuttu, ancak türleri ve bollukları şehirden şehre büyük ölçüde değişiyordu.

Dr. Hartmann, “Antimikrobiyal direnç genlerini tanımlamaları beni şaşırtmadı” dedi. “Her yerdeler ve antimikrobiyal direnç, insanlardan ve insanlarda antimikrobiyal kullanımından önce gelen eski bir işlev. ”

Mikroorganizmalar, diğer mikroplarla savaşmak için kendi yaptıkları antimikrobiyal bileşiklerini kullanırlar ve antimikrobiyal direnç, doğal bir adaptasyondur; Bu genleri bulmak, metrolarımızda gizlenen tehlikeli süperböcekler olduğu anlamına gelmez.

Dr. Dybwad, “Yalnızca bu bilgilerden sağlık riski hakkında herhangi bir sonuç çıkarmak mümkün değildir” dedi. “Organizmaların aslında canlı ve metabolik olarak aktif olduğunu gösteren kanıtımız yok. ”

Ancak antimikrobiyal direnç genlerinin küresel bir kataloğu, nihayetinde bilim insanlarının mikropların evrimleştiği biyolojik savunmaları daha iyi anlamalarına ve halk sağlığı yetkililerinin kendi alanlarında yaygın olabilecek direnç genlerini izlemelerine yardımcı olabilir.

“ Neyi arayacağımız konusunda biraz bilgi verebilir miyiz? ” Danko dedi. Gelecekte bakterileri antibiyotiklere dirençli hale getirecek bakteri veya genlerin yayılmasını takip edebilir miyiz? Bunu, ileride antibiyotik kullanımı konusunda halk sağlığı departmanlarını bilgilendirmenin bir yolu olarak kullanabilir miyiz? “

Bu arada çalışmalar devam ediyor. Konsorsiyumdaki araştırmacılar, buldukları türlerin biyolojisi ve ekolojisi ile insan sağlığını nasıl etkileyebilecekleri hakkında daha fazla bilgi edinmeyi umuyor. Geçen yıl, Covid-19’a neden olan virüs SARS-CoV-2’nin izlerini aramak için kentsel hastaneleri, atık suyu ve kamusal alanları örneklemeye başladılar.

Ve steril bezler ve toplama tüpleriyle donanmış olarak dünyanın metro sistemlerine girmeye devam ediyorlar. Dr. Mason, “Yeni şeyler bulmaya devam ediyoruz” dedi. “Yeni türler bulmayı bırakırsak, belki durup ‘Tamam, metroda bulabileceğiniz şeylerin çoğunu tükettiğimizi düşünüyorum. ’”