Genomický hluboký ponor ukazuje, že mouchy krmení hnoje mohou být tiché super-přípravy, převádět a zesilovat odolné patogeny z odpadu hospodářských zvířat do zemědělského prostředí.
Studie: Genomické důkazy pro mouchy jako nosiče zoonotických patogenů na mléčné farměs. Obrázek kredit: Ibrahim Kavus / Shutterstock
V nedávné studii zveřejněné v časopise biofilmy a mikrobiomy NPJVědci zkoumali, zda koprofální mušle mumnice (konkrétně Neomyia Cornicina) získávat a šířit zoonotické patogeny a geny antimikrobiální rezistence (ARGS) z kravského hnoje na mléčných farmách.
Pozadí
Více než 60% rozvíjejících se infekčních chorob (EID) pochází ze zvířat a podobně mohou mléčné farmy sloužit jako živnické areál pro zoonotické bakterie, jako například Vykazovali chill (E. coli), Salmonella entericaa Coxiella Burnetiikteré často nesou Antibiotická rezistence Geny (args), které zvyšují zdravotní rizika. Tyto mouchy se živí a chovají se v kravském hnoji, potenciálně požívají a šíří tyto patogeny.
Zatímco studie založené na kultuře ukázaly přítomnost patogenů u mušek, nebyly schopny sledovat genomické podobnosti v různých prostředích. Metagenomické sekvenování brokovnice umožňuje vědcům přímo analyzovat sdílené geny mezi mouchami a hnojem. K potvrzení těchto přenosových cest je zapotřebí dalšího výzkumu napříč nastavením farmy.
O studii
Vědci shromáždili 29 dospělých muscidních mušek (molekulárně identifikována jako převážně Neomyia Cornicina) z mléčné farmy v Saint-Genès-Champanelle ve Francii. Mouchy byly zachyceny při krmení nebo vznášení nad čerstvě uloženým hnojem. Disikované gastrointestinální trakty (GIT) z každé mušky podstoupily extrakci a sekvenování deoxyribonukleové kyseliny (DNA).
Paralelní údaje byly získány ze 48 dříve shromážděných vzorků kravského hnoje. Metagenomické čtení byly zpracovány, filtrovány a sestaveny do kontigů pomocí automety, s úplností a kontaminací hodnocenou pomocí checkM. Byly vytvořeny vysoce kvalitní genomy sestavené metagenomem (MAGS) a taxonomicky klasifikovány.
Pro stanovení druhů mušek byly analyzovány genové sekvence mitochondriální cytochrom oxidázy I (COI), což potvrzuje Neomyia Cornicina jako primární druh. Vědci porovnávali MAGS ze vzorků mušek a hnoje pomocí transformace středového log-poměru k identifikaci hojnosti a překrývání. Funkční genomické rysy, včetně args a virulenčních faktorů (VFS), byly mapovány pomocí databází ResFinder a VFDB.
Byly zadrženy pouze znaky přítomné v ≥ 50% vzorků s odečty pokrývajícími ≥ 90% délky genu. Přítomnost hovězích mitochondriálních COI genů v muškách byla také použita ke sledování krmení do specifických bazénů hnoje (odhalení tří odlišných genetických klastrů). Záznamy o antimikrobiálním využití z farmy neodhalily žádnou statistickou korelaci s pozorovanými arg vzory (Coinertia Analysis, str > 0,05). Všechna sekvenční data byla analyzována pomocí potrubí založených na R a Pythonu.
Výsledky studie
Metagenomické sekvenování 29 mušek generovalo přes 3,5 miliardy čtení. Z nich bylo shromážděno 506 magů, z nichž 42 splnilo vysoce kvalitní standardy a překlenovalo 15 bakteriálních rodů, včetně Čerstvý (který kódoval dráhy biosyntézy vitaminu B6/lipoovou kyselinou, což naznačuje potenciální vzájemnost), Fibrobactera Prevotella.
Srovnávací fylogenetická analýza odhalila úzké genetické vztahy mezi MAGS z mouch a kravského hnoje, zejména pro Fibrobacter a další bakterie spojené s střevem.
Taxonomické a funkční profily vykazovaly významné překrývání mezi muškami a hnojem. Z 50 nejhojnějších časopisů bylo nalezeno 34 v obou muchtech i hnoji, což naznačuje sdílený mikrobiální tok. Objevily se však také odlišné rozdíly: Gits mušky vykazoval vyšší obohacení taxonů spojených s hmyzem, jako je Čerstvý a EntomomonasZatímco vzorky hnoje měly vyšší podíl povinných anaerobes, včetně Bifidobacterium. Zdálo se, že mouchy selektivně zachovávají mikroby schopné přežít mobilní prostředí bohaté na kyslík.
Funkční anotace identifikovala jedinečné dráhy v bakteriích obohacených muškami, zejména v vitamínu B6 (pyridoxální fosfát) a biosyntéze kyseliny lipoové, což ukazuje na potenciální vzájemné přínosy pro hostitele. Důležité je, že mnoho sdílených časopisů mezi mouchami a hnoji kódovalo úplné cesty pro metabolismus aminokyselin a uhlohydrátů, což naznačuje ekologickou adaptabilitu.
Analýza VFS odhalila 1 934 genů sdílených přes mikrobiomy mušek a hnoje. Po filtrování bylo 43 přítomno v nejméně polovině obou skupin, včetně klíčových adheze a sekrečních genů. E. coli VFS související se sekrecí (ESPL4, ESPX5) a Coxiella Burnetii Geny (coxfic1) byly výrazně hojnější ve vzorcích mouchy. Byly také detekovány geny toxinu Shiga, známé pro způsobující těžké lidské onemocnění.
Analýza Arg ukázala 86 args napříč všemi vzorky, přičemž po filtrování bylo 18 přítomných v obou muškách i hnoji. Zejména mouchy nesly vyšší hladiny genů rezistence na beta-laktam jako BlaOxa, stejně jako geny aminoglykosid a tetracyklinovou rezistenci. Záznamy o farmách antibiotik potvrdily použití těchto léků, ačkoli mezi vzory používání a prevalencí používání neexistovala žádná statistická korelace.
Sekvence genu COI hovězí COI byly nalezeny ve 23 muškách, seskupeny do tří odlišných shluků spojených se specifickými zdroji hnoje. Přiřazení těchto sekvencí se vzorky hnoje umožnilo vědcům sledovat překrývání patogenu. Osm patogenních genomů, včetně genových E. coli O111 a O157, Shigellaa C. Burnetiibyly identifikovány ve vzorcích mouchy i hnoje.
V několika případech byla hojnost patogenů vyšší v mušce, což naznačuje bakteriální proliferaci po inscenionu. Přítomnost těchto patogenů u mušek představuje významné riziko přenosu nemocí na lidi, zejména zemědělské pracovníky.
Závěry
Stručně řečeno, tato studie poskytuje genomický důkaz, že Neomyia Mouchy působí jako vektory pro zoonotické patogeny a args na mléčných farmách. Prostřednictvím metagenomického sekvenování sledovali vědci mikrobiální tok z kravského hnoje do mušky, identifikovali sdílené VF, args a kompletní patogenní genomy. Zjištění naznačují, že mouchy mohou nejen transportovat patogeny, ale také usnadnit jejich proliferaci.
Tyto výsledky podtrhují potřebu integrovaného řízení škůdců a hygieny v zemědělském prostředí, aby se minimalizovaly rizika veřejného zdraví, ačkoli pro ověření jsou zapotřebí více farmy a podélné studie.
