Dodano: 31 maj 2021r.

Każde miasto posiada swój mikrobiologiczny „odcisk palca”

Każde miasto jest zasiedlone przez niepowtarzalny zestaw mikrobów. Według naukowców to charakterystyczny mikrobiologiczny „odcisk palca”. Jest on tak unikalny, że na podstawie materiału z podeszwy buta można zidentyfikować miejsca zamieszkania jego właściciela.

Każde miasto posiada swój mikrobiologiczny „odcisk palca”

 

Naukowcy doszli do tych wniosków po przeanalizowaniu tysięcy próbek pobranych z miejsc najczęściej uczęszczanych przez ludzi. Wymazy zbierano między innymi z poręczy na stacjach metra i przy węzłach autobusowych w 60 miastach na całym świecie. W sumie analizie poddano ponad 4700 próbek. Wykorzystując sekwencjonowanie DNA naukowcom udało się stworzyć globalny „atlas” miejskiego ekosystemu mikrobiologicznego. To pierwszy w historii katalog podobnego rodzaju. Wyniki badań zostały przedstawione w czasopiśmie „Cell” (DOI: 10.1016/j.cell.2021.05.002).

Nie ma dwóch identycznych miejsc

Wyniki badań wskazują, że pod względem mikrobiologicznym na świecie nie ma dwóch identycznych miejsc. Każda z analizowanych metropolii posiada unikalny zestaw zamieszkujących je gatunków drobnoustrojów, różniących ją od innych miejsc.

Prowadzone przez trzy lata badania ujawniły także tysiące nieznanych wcześniej mikroorganizmów, w tym prawie 11 tys. wirusów i ponad 1300 rodzajów bakterii. Żadne z nich nie pasowały do znanych wcześniej gatunków.

- Za każdym razem jadąc metrem, możesz spotkać się z zupełnie nowym gatunkiem mikroorganizmu – przekonuje biolog Christopher Mason z Uniwersytetu Cornell.

Zespół badaczy składał się z kilkudziesięciu naukowców z ponad 60 instytucji. Naukowcom udało się zabrać próbki z 32 krajów na sześciu kontynentach. Początkowo cele były mniej ambitne, jednak rezultaty badań zaskoczyły wszystkich.

Międzynarodowa organizacja do badania drobnoustrojów

Praca naukowców spotkała się z ogromnym zainteresowaniem. Z tego powodu Mason założył MetaSUB, międzynarodową organizację mającą na celu dokumentowanie biomu miejskiego, z którym miliony ludzi stykają się każdego dnia.

Zdaniem badaczy oczywiste jest, że miasta mają ogromny wpływ na ludzkie zdrowie, choć mechanizmy tego wpływu są bardzo zróżnicowane i często słabo poznane. „Nasze zrozumienie mikrobów w środowisku miejskim dopiero się zaczyna” – piszą naukowcy w swojej pracy.

Wyniki badań potwierdzają powyższą tezę. Wśród 4 728 przeanalizowanych próbek, z których wszystkie zostały zebrane przed pandemią COVID-19, odkryto znacznie większą ilość zupełnie nieznanych, niż znanych mikrobów.

W sumie zidentyfikowano 10 928 wirusów, 1 302 bakterie i 838 532 fragmentów wirusowego DNA, które nie miały odpowiednika w referencyjnych bazach danych. Zaledwie 4 246 gatunków mikroorganizmów miejskich zostało zidentyfikowanych wcześniej.

Rdzeń miejskich mikroorganizmów

Naukowcom udało się zidentyfikować zestaw 31 gatunków mikroorganizmów, który był wspólny dla 97 proc. próbek. Jak się wydaje, taki „rdzeń” miejskiego mikrobiomu pojawia się praktycznie wszędzie na całym świecie.

Poza wspomnianym „rdzeniem” w każdym mieście istnieją wyraźne różnice w populacjach mikrobów. Są one tak duże, że po przeanalizowaniu materiału z buta mieszkańca, można byłoby stwierdzić z 90 proc. dokładnością z jakiego miejsca pochodzi dana osoba – twierdzi Mason.

- Mikrobiom zawiera molekularne „echa” miejsca, w którym został zebrany – tłumaczy współautor badań David Danko, dyrektor ds. bioinformatyki w MetaSUB. - Próbka z wybrzeża może zawierać mikroby lubiące sól, podczas gdy próbka z gęsto zaludnionego miasta może wykazywać uderzającą bioróżnorodność – mówi.

Oprócz rozróżnienia odrębnych sygnatur każdego miejskiego mikrobiomu, badacze mają nadzieję odkryć ewentualne zagrożenia dla zdrowia ludzi. Możliwe, że dzięki badaniom powstaną nowe sposoby identyfikacji szczepów bakterii odpornych na antybiotyki.

Nadzieja na nowe odkrycia

Naukowcy wciąż nie wiedzą, czy mikrobiologiczna unikalność każdego miasta jest kwestią przypadku, czy też w grę wchodzą inne czynniki, na przykład różnice geograficzne.

Badania mają na celu nie tylko odkrywanie niebezpiecznych dla zdrowia patogenów. Świat niewidocznych mikrobów w miastach może również kryć w sobie obiecujące możliwości dla medycyny. Dzięki niemu naukowcy mogą poznać nowe związki, które w przyszłości pomogą w opracowaniu skuteczniejszych leków i antybiotyków.

- Synteza podobnych związków to kolejny krok w badaniach – przekonuje Mason. - Ludzie często myślą, że las deszczowy to bogactwo bioróżnorodności i nowych cząsteczek, które mogą posłużyć do terapii. Okazuje się, że to samo dotyczy poręczy metra czy ławki – dodaje.

 

Źródło: Science Alert, fot. Pixabay