基因定序發現洪水病原體的意外來源
一張包含可見光和紅外線資料的NASA 影像顯示,颶風”佛羅倫薩”過後,北卡羅來納州沿海水道中存在溶解有機物,包括潛在的抗生素病原體。研究推翻了先前關於北卡羅來納州沙門氏菌污染源的看法,將矛頭指向河流和溪流而非養豬場,並呼籲修訂疾病控制策略。
研究人員在《地理健康》(Geohealth)雜誌上報告說,當地的河流和溪流是2018 年佛羅倫薩颶風過後北卡羅來納州沿海地區腸炎沙門氏菌污染的源頭,而不是先前懷疑的該地區大量養豬場。
對疾病控制的影響
這些發現對於控制洪水事件後由抗生素抗藥性病原體引起的疾病傳播具有重要意義,尤其是在發展中國家的沿海地區,這些地區受到熱帶風暴增加的嚴重影響。
這項研究由伊利諾大學厄巴納-卡馬佩恩分校土木與環境工程系教授阮海倫和研究生毛雨晴領導,利用基因追蹤技術從北卡羅來納州沿海地區的環境樣本中追蹤腸桿菌的存在和來源。
研究生毛雨晴(左)和教授阮海倫(Helen Nguyen)。資料來源:UIUC
「抗抗生素病原體引起的感染僅在美國每年就造成約280萬人患病,3.6萬人死亡,」Nguyen說。”這些感染很容易在全球範圍內傳播,是急劇增長的醫療保健系統的主要負擔,但透過緩解這些感染是可以預防的”。
研究結果和方法
研究報告指出,由於洪水中經常發現人類和動物糞便的遺傳標記,人們通常認為廢水源、化糞池系統和畜牧場是向環境中傳播抗生素抗藥性細菌和遺傳物質的罪魁禍首。然而,目前還沒有任何已知的研究能最終確定污染物的來源點。
Nguyen 說:”北卡羅來納州沿海是一個很好的案例研究區域,因為這裡有大量的養豬場和私人化糞池系統,而且熱帶風暴造成的沿海洪水也相當常見。”
佛羅倫斯颶風過後三週,Nguyen 的團隊從北卡羅來納州農業生產區豬場下游的水體中採集了25 份水樣,其中23 份含有腸病毒細菌。
研究人員利用高保真全基因組定序分析了自由浮動遺傳標記–染色體和質粒,發現佛羅倫薩颶風後採集的樣本中的腸炎雙球菌並非來自動物或糞便。小組從基因上追溯了這些細菌的來源,它們來自當地的許多小河流和小溪流,這意味著這些病原體已經在自然環境中建立了自己的基礎。
研究的廣泛背景和未來研究
Nguyen說:『隨著氣候變遷帶來氣溫升高–細菌在氣溫升高的環境中茁壯成長–以及可能出現更大、更頻繁的熱帶風暴,研究人員和政策制定者需要認識到我們研究結果的重要性。在設計減災計劃以防止颶風過後病原菌傳播時,農業和人類廢水不應該是唯一考慮的來源。”
阮的團隊計劃將這項研究擴展到沿海地區以外,並正在與其他校園研究人員合作,研究加拿大鵝糞便中的病原體在伊利諾州的傳播情況。
參考文獻:《颶風佛羅倫薩洪水過後腸炎沙門氏菌的本地和環境蓄水池》,作者:Yuqing Mao、Mohamed Zeineldin、Moiz Usmani、Antarpreet Jutla、Joanna L. Shisler、Rachel J. Whitaker 和Thanh H. Nguyen,2023 年11 月3 日,GeoHealth。
doi: 10.1029/2023gh000877
編譯來源:ScitechDaily