Бактерии в большом городе

Эд Йонг в книге «Как микробы управляют нами: тайные властители жизни на Земле» («I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life», 2016) сравнивает человека с островом, заселенным множеством организмов. Каждый день жители городов пользуются общественным транспортом, где их микроорганизмы смешиваются с микроорганизмами других людей и предметов. Городской микробиом влияет на здоровье человека, в то же время человек и его деятельность формируют этот микробиом. Как у человека, так и у города есть собственный микробный фингерпринт. Международная группа ученых более трех лет исследовала микробные экосистемы городов и выяснила, что для каждого города характерны свои микроорганизмы.

В ходе исследования ученые проанализировали 4728 образцов из 60 городов. Интересно, что вблизи экватора разнообразие микроорганизмов выше, а с увеличением широты на один градус разнообразие в среднем уменьшается на 6,97 видов.

Ученые выявили три группы известных микроорганизмов, характерных для города: 31 вид «ядра» (встречаются в 97% образцов); 1145 видов «оболочки ядра» (встречаются более, чем в 70% образцов), и 2466 «периферических» видов (встречаются в менее 25% образцов). «Оболочка ядра» состоит в основном из бактерий; эукариотический вид (дрожжи Saccharomyces cerevisiae) отмечен только один. Интересно, что в этой группе не было обнаружено архей или вирусов.

Наиболее часто встречающиеся бактерии относятся к кладам Proteobacteria, Actinobacteria и Firmicutes. Из них самый распространенный вид — Cutibacterium acnes — является комменсалом на коже человека. Для разных городов характерно различное количество эндемичных видов. Также были обнаружены ранее неизвестные микроорганизмы.

Исследование было продолжительным, что позволило выявить определенные временны́е закономерности. Например, в условиях одного города микробиом меняется в меньшей степени по сравнению с изменениями, наблюдаемыми между разными городами за тот же промежуток времени. Помимо временны́х различий авторы учитывали такие факторы, как плотность населения, средние температуры июня (образцы собирали 21 июня 2016 и 2017 годов), регион, высоту над уровнем моря, тип и материал поверхности, с которой были собраны образцы, уровень относительно земли (над и под землей), отдаленность от берега. Наиболее важными факторами оказались антропогенное влияние (микробиом города сходен с микробиомом населения) и климат. Остальные факторы не играли значительной роли.

Результаты исследования можно использовать в судебно-медицинской экспертизе, так как географическая классификация образцов обнаружила специфичные для городов таксоны. «Если вы дадите мне вашу обувь, то я с 90%-ной вероятностью скажу, из какого города мира вы приехали», — говорит главный автор работы доктор Кристофер Мэйсон, профессор Медицинского колледжа Вейля (Корнеллский университет).

Также исследователи выявили наиболее часто встречающиеся гены устойчивости к антимикробным препаратам, защищающие микроорганизмы от макролидов, линкозамидов, стрептограминов (МЛС) и бета-лактамных антибиотиков.

Исследователи составили интерактивную карту микроорганизмов, обнаруженных в различных городах. Данное исследование проводилось до начала пандемии, поэтому в дальнейшем авторы надеются узнать, как изменились урбанистические микробиомы после введения карантинных мер.