First isolation of viable Bartonella spp. from wild rodents and rodent fleas in Chile reveals circulation of a putative novel Bartonella specie

미생물의 숨겨진 세계에서, 바르토넬라(Bartonella)라고 불리는 박테리아 가족은 포유류의 혈액 속에서 살아가는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 이 작은 유기체들은 전문가들입니다. 이들은 숙주의 적혈구와 혈관 내벽에 조용히 자리 잡도록 진화했으며, 종종 즉각적인 질병을 일으키지 않고 살아갑니다. 많은 바르토넬라 종들이 그들이 서식하는 동물들에게 무해하지만, 일부는 동물에서 사람으로 옮겨가 열병, 심장 염증 및 기타 심각한 질병을 유발할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이 박테리아들은 한 동물에서 다른 동물으로 이동하기 위해 벼룩과 같은 피를 빨아먹는 곤충에 의존하기 때문에, 과학자들은 어떤 야생 동물이 이들을 운반하고 어떤 곤충이 전파의 가교 역할을 하는지 이해하기 위해 수년간 노력해 왔습니다. 이러한 지식은 위험한 감염이 어디에서 발생할지 예측하는 데 도움을 주기 때문에 공중 보건에 매우 중요합니다.

칠레의 라구나 베르데(Laguna Verde)라고 알려진 조용하고 보존된 지역에서, 한 연구팀은 구체적인 질문에 답하기 위해 나섰습니다. 즉, 이 지역의 야생 설치류와 그곳에 사는 벼룩들 사이에서 실제로 어떤 바르토넬라 박테리아가 순환하고 있는가 하는 점입니다. 칠레에서의 이전 연구들은 이 동물들에서 박테리아 DNA의 흔적을 발견했지만, 누구도 실험실에서 살아있는 박테리아를 성공적으로 배양하지는 못했습니다. 살아있는 샘플 없이는 과학자들이 이 유기체의 생물학을 완전히 연구하거나 정확히 어떤 종인지 확인할 수 없습니다. 연구팀은 야생 쥐와 토착 설치류를 포획하고, 그들의 혈액을 채취했으며, 그들에게서 발견된 벼룩을 주의 깊게 모았습니다. 그런 다음 연구팀은 이 까다로운 박테리아의 느린 성장을 장려하도록 설계된 특수한 영양 풍부 환경에 이 샘히플들을 배치하고, 콜로니(군집)가 나타나는지 보기 위해 최대 두 달 동안 배양했습니다.

이 노력은 명확한 결과를 낳았습니다. 연구진은 네 종류의 설치류의 혈액과 단 한 마리의 벼룩으로부터 살아있는 바르토넬라 박테리아를 배양하는 데 성공했습니다. 설치류에는 두 마리의 검은 쥐(black rats), 올리브 풀쥐(olive grass mouse)로 알려진 토착종, 그리고 긴꼬리 쥐(long-tailed pygmy rice rat)가 포함되었습니다. 양성 반응을 보인 벼룩은 네오티플로케라스(Neotyphloceras)라는 속에 속했으며, 이는 토착 풀쥐에서 발견되었습니다. 새롭게 배양된 이 박테리아들의 유전 코드를 분석함으로써, 연구팀은 자신들이 두 개의 뚜렷한 그룹을 다루고 있다는 것을 발견했습니다. 두 마리의 검은 쥐와 올리브 풀쥐에서 발견된 박테리아는 이전에 호주와 네팔의 쥐에서 확인되었던 알려진 종인 바르토넬라 코퍼스플레인센시스(Bartonella coopersplainsensis)와 유전적으로 정확히 일치했습니다. 이는 이 특정 박테리아가 칠레의 설치류 집단에서 존재하며 활발히 활동하고 있음을 확인해 주었습니다.

두 번째 그룹의 박테리아는 훨씬 더 흥미로웠습니다. 긴꼬리 쥐와 네오티플로케라스 벼룩으로부터 분리된 살아있는 박테리아는 알려진 어떤 종과도 완벽하게 일치하지 않았습니다. 대신, 그들의 유전자 서열은 이전에 칠레 벼룩 샘플에서 DNA 형태로만 검출되었던 미분류 균주와 매우 유사했기에, 연구진은 이것이 이전에 알려지지 않은 새로운 바르토넬라 종을 나타낸다고 제안합니다. 이 발견은 칠레의 자연 감염된 벼룩으로부터 이 유형의 살아있는 박테리아가 회수된 첫 번째 사례라는 점에서 중요합니다. 이는 네오티플로케라스 벼룩이 단순히 수동적인 운반체가 아니라, 이 잠재적인 신종을 토착 설치류 사이에서 전파할 수 있는 매개체임을 시사합니다.

이 연구는 또한 이 박테리아들이 자연 속에서 어떻게 이동하는지에 대한 복잡성을 강조했습니다. 연구진은 두 가지 서로 다른 유형의 바르토넬라 증거를 발견했지만, 전체적인 다양성은 세계 다른 지역에서 관찰된 것보다 낮았습니다. 이는 이 특정 칠레의 잔존 지역(relict area)에 존재하는 설치류와 벼룩의 특정 조합이 제한된 수의 박테리아 균주만을 지원하기 때문일 수 있습니다. 연구진은 연구 대상 지역이 인간의 간섭이 거의 없는 생물학적 보존 구역이라는 점에 주목했으며, 이는 인간 활동이 동물과 곤충 사이의 접촉을 흔히 증가시키는 혼잡하거나 도시화된 환경보다 감염률이 낮은 이유를 설명할 수 있습니다.

이 작업의 가장 중요한 결과는 아마도 살아있는 박테리아의 도서관을 구축한 것일 것입니다. 이 연구 전까지 칠레의 과학자들은 이 유기체들의 유전적 지문만을 탐지할 수 있었는데, 이는 이는 마치 물체의 형체를 알지 못한 채 그 물체가 만드는 그림자만을 보는 것과 같았습니다. 이제 생존 가능한 배양물을 손에 넣음으로써, 연구자들은 이 박테리아들을 공식적으로 기술하고 이름을 붙이기 위한 상세한 게놈 및 분류학적 연구를 수행할 수 있습니다. 이 단계는 이 잠재적인 신종의 진정한 본질을 이해하고 그것이 인류 건강에 위험을 초래하는지 평가하는 데 필수적입니다. 이 유기체들을 야생에서 직접 분리함으로써, 연구팀은 칠레의 설치류와 벼룩 속에서 살아있고 순환하는 바르토넬라 종에 대한 최초의 구체적인 증거를 제공하였으며, 우리 환경을 공유하는 미생물 세계에 대한 더 깊은 이해의 문을 열었습니다.