Host-associated gut microbiomes and resistomes in wild birds and sympatric Himalayan marmots from the Qinghai–Tibet Plateau

動物たちの体内にある目に見えない世界は、食物の消化を助け、宿主を健康に保つ細菌がひしめき合う、微生物による活気ある都市のようなものです。しかし、これらと同じ小さな住人たちは、隠された貨物、すなわち抗生物質への生存を可能にする遺伝子を運んでいます。これらの生存のための指示書として知られる抗生物質耐性遺伝子は、世界的な脅威となっています。細菌が、感染症を治療するために医師が使用する薬を無視することを学習すると、それらの薬は効力を失ってしまいます。農場や病院がいかにしてこれらの耐性遺伝子を広めているかについては多くの注目が集まってきましたが、科学者たちはますます野生の世界へと目を向けています。自由に動き回る動物たち、特に広大な距離を移動する鳥たちは、これらの耐性遺伝子をある場所から別の場所へと運ぶ「動く架け橋」として機能し、遠隔地の生態系と人間社会を繋いでしまう可能性があります。

風が吹き荒れる高地の青海・チベット高原において、ある研究チームは、この隠された風景をマッピングするために調査を開始しました。彼らは、この過酷な高高度環境に生息する6種の野生鳥類と、彼らと同じ縄張りを持つ大型の齧歯類であるヒマラヤマーモットに焦点を当てました。目的は、彼らの腸内にどのような細菌が住んでいるのか、そしてより重要なことに、それらの細菌がどのような抗生物質耐性遺伝子を保持しているのかを明らかにすることでした。科学者たちは鳥類の新鮮な糞を集め、マーモットについては、より広範な疾病モニタリングの一環として人道的に安楽死させた後の腸内容物を採取しました。その後、彼らは高度なシーケンシング技術を用いて、サンプルのあらゆる微生物の遺伝コードを読み解き、微生物コミュニティとその耐性能力の詳細な目録を作成しました。

彼らが発見したのは、複雑な多様性の姿でした。鳥類の腸内細菌は4つの主要なグループによって支配されていましたが、その具体的な構成は鳥の種類によって大きく異なっていました。土壌中で繁栄する細菌を宿す鳥もいれば、全く異なるタイプの細菌を宿す鳥もいました。誰がそこに住んでいるかという点では違いがあったものの、鳥たちは共通の耐性遺伝子を共有していました。研究者たちは、130種類の異なる耐性遺伝子を鳥類の集団の中で特定しました。これらには、肺炎や尿路感染症といった一般的な感染症と戦うために使用される最も重要な医薬品に対する防御が含まれていました。最も注目すべきは、他の抗生物質が効かない場合の最終手段としてよく使われる薬であるコリスチンに対する防御遺伝子が見つかったことです。これは、たとえ遠く離れた高高度の荒野であっても、他所での抗生物質使用の圧力が、これらの野生動物に遺伝的な痕跡を残していることを示唆しています。

この研究はまた、存在する細菌の数と、それらが保持する耐性の量の間の驚くすべき乖離をも明らかにしました。一部の鳥のグループでは、特定の種類の細菌が全個体数のごくわずかな割合しか占めていないにもかかわらず、耐性遺伝子の大部分を担っていました。それはまるで、都市の賑やかなダウンタウンがほとんどの危険な武器を持っていない一方で、ある静かな小さな住宅街が、その都市の持つ最も危険な武器の大部分を保持しているようなものです。これは、単にそれぞれの細菌がどれくらい存在するかを数えるだけでは、全体像を把握できないことを意味します。つまり、まれな微生物が、不釣り合いなほど重要な耐性の貯蔵庫となっていることがあるのです。

研究者が鳥類と、そのすぐ隣に住むマーモットを比較したとき、その違いは鮮明でした。鳥類は多様な細菌コミュニティと耐性パターンを示しましたが、マーモットは非常に均一でした。マーモットにおいては、特定の細菌グループが耐性プロファイルを支配し、腸内の遺伝子の大部分を運んでいました。このことは、宿主となる動物自体が、どの耐性遺伝子が生き残り、繁栄するかを決定づける強い役割を果たしていることを示唆しています。鳥類とマーモットは、同じ水源から水を飲み、同じ巣穴や営巣地を共有しているため、おそらくいくつかの同じ耐性遺伝子を共有しています。しかし、鳥類はより多様で豊富な量のこれらの遺伝子を保持しているようであり、それは、彼らの飛行能力によって、多くの異なる場所から耐性遺伝子を拾い上げ、それを高原へと持ち帰ることができるためと考えられます。

これらの知見は、青海・チベット高原が人間活動の影響を受けない孤立した聖域ではないことを浮き彫りにしています。野生動物におけるこれらの耐性遺伝子の存在は、抗生物質耐性の拡散が、これら最も高く、最も遠隔の生態系にまで到達している世界的な現象であることを示しています。長い渡りのルートと多様な食性を持つ鳥たちは、これらの遺伝子を移動させる主要なプレイヤーであり、遠く離れた環境と結びつけるネットワークとして機能しているようです。マーモットは、耐性のプロファイルとしては多様性に欠けるものの、他の動物や人間へと受け継がれる可能性のある特定の種類の耐性を保持するリザーバー（貯蔵庫）としての役割も果たしています。

この研究は、これらの野生動物が現在、人間の疾患を引き起こしていると主張するものではありませんが、その「可能性」を運んでいることを示しています。この研究は、環境、動物が食べるもの、そして動物の種類そのものが、どの耐性遺伝子が存在するかを決定するために、互いに作用し合っていることを示唆しています。また、最も豊富な細菌が、必ずしも最も危険な遺伝子を多く持っているわけではないことも指摘しています。世界中で抗生物質の使用が続くにつれ、これらの野生個体群は、医薬品が使用される農場や病院の範囲をはるかに超えて、人間による医学の圧力を反映し、その結果を拡散させる「鏡」であり「媒介者」であり続けるでしょう。本研究は、これらの野生のリザーバーを理解することが、耐性の拡散を追跡し、将来の公衆衛生を守るために不可欠であると結論付けています。