זבובים על חוות חלב פועלים כנשאים נסתרים של סופרבוגס ואיומים זונוטיים

צלילה עמוקה גנומית מראה כי זבובי האכלת זבל עשויים להיות תפיסת-על שותקת, להעביר ולהגביר פתוגנים עמידים מפסולת בעלי חיים לסביבת החווה.

מחקר: עדויות גנומיות לזבובים כנשאים של פתוגנים זונוטיים בחוות חלב. קרדיט תמונה: Ibrahim Kavus / Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת ביו -פילמים ומיקרוביומות של NPJהחוקרים בדקו אם זבובי שריר קופרופגיים (ספציפית Neomyia Cornicina) לרכוש ולהפיץ פתוגנים זואונוטיים וגנים עמידות נגד מיקרוביאלית (ARGS) מזבל פרה בחוות חלב.

רֶקַע

מעל 60% מהמחלות הזיהומיות המתעוררות (EID) מקורן בבעלי חיים, ובדומה, חוות חלב יכולות לשמש שטחי גידול לחיידקים זואנוטיים, כמו Escherichia coli ((א. קולי), סלמונלה entericaו Coxiella Burnetiiאשר לעתים קרובות נושאים גנים עמידות לאנטיביוטיקה (ARG) המגדילים את הסיכונים הבריאותיים. זבובים אלה ניזונים ומתרבים בזבל פרה, עלולים לבולל ולהפיץ פתוגנים אלה.

בעוד שמחקרים מבוססי תרבות הראו נוכחות של פתוגנים בזבובים, הם לא הצליחו להתחקות אחר קווי דמיון גנומיים בסביבות שונות. רצף מטגנומי של רובה ציד מאפשר לחוקרים לנתח ישירות גנים משותפים בין זבובים לזבל. יש צורך במחקר נוסף כדי לאשר מסלולי הולכה אלה על פני הגדרות החווה.

על המחקר

חוקרים אספו 29 זבובי שרירים למבוגרים (המזוהים באופן מולקולרי בעיקר Neomyia Cornicina) מחוות חלב בסן-ג'נז-צ'מפנל, צרפת. הזבובים נלכדו בעת ניזון או ריחוף מעל זבל שהופקד טרי. דרכי העיכול ניתוקות (GITS) מכל זבוב עברו מיצוי ורצף של חומצה deoxyribonucleic (DNA).

נתונים מקבילים התקבלו מ- 48 דגימות שנאספו בעבר של זבל פרה. קריאות מטגנומיות עובדו, סוננו והורכבו ל- Contigs באמצעות Autometa, עם שלמות וזיהום שהוערכו באמצעות Checkm. גנומים מורכבים מטגנום באיכות גבוהה (MAG) נוצרו וסווגו טקסונומית.

כדי לקבוע מינים זבובים, נותחו רצפי גנים של ציטוכרום אוקסידאז I (COI), אישורו של אוקסידאז I (COI) Neomyia Cornicina כמין העיקרי. החוקרים השוו בין מדגימות זבוב ומדגימות זבל באמצעות טרנספורמציה יחסית יומן יומן כדי לזהות שפע וחפיפה. תכונות גנומיות פונקציונליות, כולל ARGS וגורמי נגיף (VFS), ממופים באמצעות מסדי הנתונים של Resfinder ו- VFDB, בהתאמה.

נשמרו רק תכונות שנמצאות ב- ≥50% מהדגימות עם קריאות המכסה ≥90% מאורך הגנים. נוכחותם של גנים COI מיטוכונדריאליים של שור ב GITS זבוב שימשה גם כדי להתחקות אחר האכלה לבריכות זבל ספציפיות (חושפת שלושה אשכולות גנטיים מובחנים). רישומי שימוש אנטי -מיקרוביאליים מהחווה לא חשפו שום מתאם סטטיסטי עם דפוסי ארגון נצפים (ניתוח Coinertia, עמ ' > 0.05). כל נתוני הרצף נותחו באמצעות צינורות מבוססי R ו- Python.

תוצאות המחקר

רצף מטגנומי של 29 GITS זבוב נוצר מעל 3.5 מיליארד קריאות. מתוכם הורכבו 506 תווים, מתוכם 42 עמדו בסטנדרטים באיכות גבוהה ונמשכו 15 ז'אנרים חיידקיים, כולל פרישלה (המקודד מסלולי ביו -סינתזה של ויטמין B6/חומצה ליפואית, מה שמרמז על הדדיות פוטנציאלית), פיברובקטרו PROVOTELLAו

ניתוח פילוגנטי השוואתי חשף קשרים גנטיים קרובים בין MAGS מזבובים וזבל פרה, במיוחד עבור פיברובקטר וחיידקים אחרים הקשורים למעיים.

פרופילים טקסונומיים ופונקציונליים הראו חפיפה משמעותית בין זבובים לזבל. מתוך 50 התיקים הנפוצים ביותר, 34 נמצאו הן בזבובים והן בזבל, מה שמרמז על זרימה מיקרוביאלית משותפת. עם זאת, עלו גם הבדלים מובחנים: Gits Fly הראו העשרה גבוהה יותר של מיסות הקשורות לחרקים, כמו פרישלה וכן אנטומומונאסבעוד שלדגימות זבל היה חלק גבוה יותר של אנאירובים מחייבים, כולל Bifidobacteriumו נראה כי זבובים שומרים באופן סלקטיבי חיידקים המסוגלים לשרוד סביבות ניידות עשירות חמצן.

ביאור פונקציונלי זיהה מסלולים ייחודיים בחיידקים מועשרים על זבובים, במיוחד בוויטמין B6 (פירידוקס פוספט) וביוסינתזה של חומצה ליפואית, מה שמצביע על יתרונות הדדיים פוטנציאליים עבור המארח. חשוב לציין כי הרבה תווים משותפים בין זבובים לבין זבל מקודדים מסלולים שלמים למטבוליזם של חומצת אמינו ופחמימות, מה שמרמז על יכולת הסתגלות אקולוגית.

ניתוח VFS חשף 1,934 גנים המשותפים לכל מיקרוביומות זבוב וזבל. לאחר סינון, 43 היו נוכחים לפחות במחצית משתי הקבוצות, כולל הגני הידבקות מפתח והפרשה. א. קולי VFS הקשורים להפרשה (ESPL4– ESPX5) ו Coxiella Burnetii גנים (coxfic1) היו שופעים יותר באופן משמעותי בדגימות זבובים. התגלו גם גנים של רעלן שיגה, הידועים בגרימת מחלה אנושית קשה.

ניתוח ARG הראה 86 ארגונים בכל הדגימות, כאשר 18 קיימים הן בזבובים והן בזבל לאחר סינון. ראוי לציין כי זבובים נשאו רמות גבוהות יותר של גנים התנגדות בטא-לקטם כמו בלהOXA, כמו גם גנים עמידות בפני אמינוגליקוזיד וטטרציקלין. רשומות אנטיביוטיקה בחווה אישרו את השימוש בתרופות אלה, אם כי לא היה מתאם סטטיסטי בין דפוסי השימוש לשכיחות ARG.

רצפי גנים של COI שור נמצאו ב 23 GITS זבובים, המקובצים לשלושה אשכולות מובחנים הקשורים למקורות זבל ספציפיים. התאמת רצפים אלה עם דגימות זבל אפשרה לחוקרים להתחקות אחר חפיפה פתוגנית. שמונה גנום פתוגני, כולל אלה של א. קולי O111 ו- O157, שיגלהו C. Burnetiiזוהו בדגימות זבוב וגם זבל.

בכמה מקרים, שפע הפתוגן היה גבוה יותר ב- GIT של הזבוב, מה שמרמז על התפשטות חיידקים שלאחר עקיבתו. נוכחותם של פתוגנים אלה בזבובים מהווה סיכון משמעותי להעברת מחלות לבני אדם, ובמיוחד לעובדי חווה.

מסקנות

לסיכום, מחקר זה מספק עדויות גנומיות לכך Neomyia זבובים פועלים כווקטורים עבור פתוגנים זונוטיים וארגונים בחוות חלב. באמצעות רצף מטגנומי, החוקרים עקבו אחר זרימה מיקרוביאלית מזבל פרה לזבוב, ומזהים VFs משותפים, ארגונים, וגנום פתוגני שלם. הממצאים מראים כי זבובים עשויים לא רק להוביל פתוגנים אלא גם להקל על התפשטותם.

תוצאות אלה מדגישות את הצורך בניהול מזיקים והיגיינה משולבים במסגרות חקלאיות כדי למזער את הסיכונים לבריאות הציבור, אם כי יש צורך במחקרים רב-חקלאיים ואורך לצורך אימות.