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

동물 내부의 보이지 않는 세계는 미생물로 가득 찬 북적이는 도시와 같으며, 음식 소화를 돕고 숙생을 건강하게 유지하는 박테리아가 번성하고 있습니다. 하지만 이 작은 거주자들은 똑같이 숨겨진 화물도 운반합니다. 바로 항생제로부터 살아남을 수 있게 해주는 유전자입니다. '항생제 내성 유전자'라고 알려진 이 생존 지침은 전 지구적인 위협이 되고 있습니다. 박테리아가 의사들이 감염을 치료하기 위해 사용하는 약물을 무시하는 법을 배우게 되면, 그 약물들은 더 이상 효과를 발휘하지 못합니다. 많은 관심이 농장과 병원이 이러한 내성 유전자를 어떻게 퍼뜨리는지에 집중되어 왔지만, 과학자들은 점점 더 야생으로 시선을 돌리고 있습니다. 자유롭게 돌아다니는 동물들, 특히 먼 거리를 이동하는 새들은 이러한 내성 유전자를 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 움직이는 다리 역할을 하여, 원격지의 생태계를 인간 집단과 연결할 잠재력을 가지고 있습니다.

바람이 몰아치는 청해-티베트 고원의 드넓은 평원에서, 한 연구팀이 이 숨겨겨진 풍경을 지도화하기 위해 출발했습니다. 그들은 이 척박하고 높은 고도의 환경에 서식하는 여섯 종의 야생 조류와, 그들의 서식지를 공유하는 대형 설치류인 히말라야 마멋에 초점을 맞췄습니다. 목표는 이들의 장 속에 어떤 종류의 박테리아가 살고 있는지, 그리고 더 중요한 것은 그 박테리아들이 어떤 항생제 내성 유전자를 보유하고 있는지를 확인하는 것이었습니다. 과학자들은 새들의 신선한 배설물을 수집하였고, 마멋의 경우에는 광범위한 질병 모니터링 작업의 일환으로 인도적인 방식으로 안락사시킨 후 장 내용물을 채취했습니다. 그런 다음 그들은 첨단 시퀀싱 기술을 사용하여 샘계 내 모든 미생물의 유전 코드를 읽어냈으며, 이를 통해 미생물 군집과 그들의 내성 능력에 대한 상세한 목록을 작성했습니다.

그들이 발견한 것은 복잡한 다양성의 모습이었습니다. 조류의 장내 박테리아는 네 가지 주요 그룹이 지배하고 있었으나, 구체적인 혼합 구성은 조류 종마다 크게 달랐습니다. 어떤 새들은 토양에서 번성하는 박테리아를 품고 있었고, 다른 새들은 완전히 다른 유형의 박테리아를 품고 있었습니다. 누가 그곳에 살고 있는지에 대한 차이에도 불구하고, 새들은 공통된 내성 유전자를 공유하고 있었습니다. 연구진은 130가지의 뚜렷한 내성 유전자 유형을 식별했습니다. 여기에는 폐렴이나 요로 감염과 같은 흔한 감염을 퇴치하는 데 사용되는 가장 중요한 약물들에 대한 방어 기제가 포함되었습니다. 가장 주목할 만한 점은, 다른 항생제들이 실패했을 때 마지막 수단으로 사용되는 약물인 콜리스틴(colistin)에 대항하는 유전자를 발견했다는 것입니다. 이는 이 멀리 떨어진 고산 지대의 황야조차도, 다른 곳에서의 항생제 사용이라는 압력이 야생 동물들에게 유전적 흔적을 남겼음을 시사합니다.

또한 이 연구는 존재하는 박테리아의 수와 그들이 보유한 내성의 양 사이의 놀라운 괴리를 드러냈습니다. 일부 조류 그룹에서는 특정 유형의 박테리아가 전체 인구의 아주 적은 부분만을 차지하고 있었음에도 불구하고, 내성 유전자의 상당 부분을 책임지고 있었습니다. 이는 마치 도시의 작고 조용한 동네가 도시의 가장 위험한 무기 대부분을 보유하고 있는 반면, 북적이는 도심 지역은 거의 가지고 있지 않은 것과 같습니다. 이는 단순히 각 박테리아가 얼마나 많이 존재하는지를 세는 것만으로는 전체 이야기를 알 수 없음을 의미합니다. 즉, 어떤 희귀한 미생물들은 불균형적으로 중요한 내성의 저장고 역할을 한다는 것입니다.

연구진이 새들과 바로 옆에 사는 마멋을 비교했을 때, 그 차이는 극명했습니다. 새들은 넓은 범위의 박테al 군집과 내성 패턴을 보여준 반면, 마멋은 훨씬 더 균일했습니다. 마멋의 경우, 특정 박테리아 그룹이 내성 프로파일을 지배하며 그들의 장에서 발견된 대다수의 유전자를 운반하고 있었습니다. 이는 숙주 동물 자체가 어떤 내성 유전자가 생존하고 번성할지를 결정하는 데 강력한 역할을 한다는 것을 시사합니다. 새들과 마멋은 같은 물을 마시고 같은 굴이나 둥지 영역에서 살기 때문에 일부 동일한 내성 유전자를 공유하고 있었습니다. 그러나 새들은 더 다양하고 풍부한 유전자 컬렉션을 보유하고 있는 것으로 보이는데, 이는 아마도 비행 능력을 통해 여러 다른 곳에서 내성 유전자를 수집하여 고원으로 가져올 수 있기 때문일 것입니다.

이 연구 결과는 청해-티베트 고원이 인간 활동의 영향으로부터 자유로운 고립된 성역이 아님을 강조합니다. 야생 동물에서 발견된 이러한 내성 유전자의 존재는 항생제 내성의 확산이 고도의 원격 생태계까지 도달하는 전 지구적인 현상임을 나타냅니다. 긴 이동 경로와 다양한 식성을 가진 새들은 이 유전자들을 이동시키는 핵심 플레이어 역할을 하며, 서로 다른 환경을 연결하는 네트워크 역할을 하는 것으로 보입니다. 마멋은 내성 프로파일은 덜 다양하지만, 다른 동물이나 인간에게 전달될 수 있는 특정 유형의 내성을 보유하는 저장고 역할도 수행합니다.

이 연구는 이 야생 동물들이 현재 인간의 질병을 일으키고 있다고 주장하는 것이 아니라, 그럴 가능성을 품고 있음을 보여주는 것입니다. 이 연구는 환경, 동물이 먹는 음식, 그리고 동물의 구체적인 유형이 모두 결합하여 어떤 내성 유전자가 존재하는지를 결정한다고 제안합니다. 또한 가장 풍부한 박테리아가 항상 가장 위험한 유전자를 많이 가진 것은 아니라는 점도 지적합니다. 세계가 항생제를 계속 사용하는 한, 이 야생 집단은 인간 의학의 압력을 반영하는 거울이자, 약물이 사용되는 농장과 병원 너머로 그 결과를 퍼뜨릴 수 있는 매개체로서 계속 기능할 것입니다. 연구는 이러한 야생 저장고를 이해하는 것이 향후 내성의 확산을 추적하고 공중 보건을 보호하는 데 필수적이라고 결론짓습니다.