Экстремальные микробные адаптации обнаружены в одном из самых загрязнённых водоёмов Америки

Исследование под руководством NYU Tandon School of Engineering обнаружило в канале Гованус в Бруклине микробов, несущих гены для расщепления промышленных загрязнителей и нейтрализации тяжёлых металлов. Генетический скрининг также выявил устойчивость к нескольким классам антибиотиков и тысячи биосинтетических генных кластеров, что имеет значение для разработки новых антибиотиков, промышленных ферментов и биологически активных соединений.

Построенный в середине 1800-х годов промышленный канал длиной 2,9 км пережил более 150 лет нерегулируемого экологического ущерба. В него сбрасывались неизвестные объёмы мышьяка, тяжёлых металлов, полихлорированных бифенилов, каменноугольной смолы, нефтепродуктов, летучих органических соединений, хлорированных растворителей и неочищенных сточных вод.

Обозначенный в 2010 году как объект Суперфонда, канал Гованус является одним из самых загрязнённых водных путей в США. Когда EPA начало оценивать объект для восстановления, было обнаружено около двухсот ранее неизвестных и неразрешённых труб, сбрасывающих отходы прямо в канал.

В исследовании, опубликованном в Journal of Applied Microbiology, был проведён метагеномный анализ микробных сообществ канала Гованус. Для оценки микробного разнообразия и функционального потенциала биома были собраны образцы осадка с 14 различных точек по всей длине водного пути. Глубокий керн осадка был извлечён с глубины 3,5 метра. Образцы немедленно сохранялись при −80°C для поддержания целостности ДНК.

Образцы осадка прошли высокопроизводительное метагеномное секвенирование на платформах Illumina, дав более ~26,5 миллионов пар прочтений на образец. Биоинформатические конвейеры использовались для сборки и аннотации сырых прочтений.

Метагеномный анализ выявил разнообразное микробное сообщество, включающее 455 различных микробных видов. Исследователи идентифицировали 64 метаболических пути, участвующих в деградации органических загрязнителей, а также 1 171 ген, связанный с детоксикацией тяжёлых металлов, таких как железо, медь и никель. Было обнаружено 2 319 биосинтетических генных кластеров.

Всесторонний скрининг генов устойчивости к противомикробным препаратам продемонстрировал наличие 28 генов устойчивости к восьми различным классам антибиотиков, включая агенты, обычно используемые в клинической практике, такие как рифампицин и аминогликозиды.

Сосуществование генов, разлагающих загрязнители, и устойчивости к антимикробным препаратам, вероятно, возникает из-за экологических адаптаций, вызванных длительным воздействием городских и промышленных отходов. Некоторые из генов устойчивости к антимикробным препаратам, по-видимому, происходят от микробов, ассоциированных с кишечником человека, вероятно, попавших через неочищенные сточные воды, что вызывает новые серьёзные опасения в отношении рисков для общественного здоровья.