Китайские исследователи провели полевой сбор образцов с последующим их метагеномным секвенированием и обнаружили, что в сигаретных окурках уровень генов антибиотикоустойчивости и потенциальных патогенов значительно выше, чем в растительном мусоре и почве. Отчет о работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Около 1,2 миллиона курильщиков в мире потребляют за год около девяти триллионов сигарет, а выброшенные окурки составляют существенную часть производимого людьми мусора, особенно попадающего в окружающую среду вне системы утилизации отходов. При этом они непосредственно контактируют с ротовой полостью и слюной людей, насыщаясь их бактериями, и могут долго оставаться в природе из-за низкой скорости разложения ацетилцеллюлозы в фильтрах. Таким образом, они могут представлять опасность для экологии и общественного здравоохранения, однако ее степень остается в целом неуточненной. Одной из таких опасностей может быть горизонтальная передача генов антибиотикоустойчивости и вирулентности между бактериями за счет мобильных генетических элементов.
Ученые под руководством Дон Чжу (Dong Zhu) из Института городской среды Китайской академии наук провели осмотр 105 парков в 35 китайских городах, обнаружили в них всех окурки и собрали их образцы наряду с образцами отмерших частей растений и почвы. Извлеченный биологический материал подвергли секвенированию бактериальной 16S рибосомальной РНК и метагеномному секвенированию. В сумме было обнаружено 1356 подтипов генов 29 классов антибиотикоустойчивости. 1209 из них присутствовали в окурках, что в 1,24 раза больше, чем в растительном мусоре, и в 1,48 раза больше, чем в почве (p < 0,05). Среднее количество таких генов в окурках достигало 0,92 копии на клетку против 0,47 в растительном мусоре и 0,14 в почве (p < 0,05), количество и разнообразие мобильных генетических элементов в них также было значимо больше. И в окурках, и в растительном мусоре преобладали гены множественной устойчивости и устойчивости к бацитрацину, в основном кодирующие эффлюксные насосы.
В окурках были обнаружены 95 потенциальных патогенов, что вдвое превышало их содержание в растительном мусоре и втрое — в почве (p < 0,05), особенно выраженным была относительная распространенность в них Massilia oculi, Enterobacter ludwigii, Massilia timonae и Sphingomonas koreensis. Интегральный показатель риска для здоровья человека, включающий мобильность, вирулентность, патогенность, клиническую релевантность и экологическую доступность, был также значительно выше у генов антибиотикоустойчивости в окурках, как и количество патогенных для человека бактерий, обладающих такими генами (среди них преобладали представители рода Pseudomonas и семейства Enterobacteriaceae, а также оппортунистические патогены Escherichia coli, Streptococcus pneumoniae и Stenotrophomonas maltophilia).
Анализ механизмов пролиферации генов антибиотикоустойчивости в окурках показал, что за нее могут отвечать окислительный стресс под действием токсичных продуктов сгорания табака и других факторов (вероятно, играющий центральную роль), горизонтальный перенос генов и сдвиги в составе микробных сообществ в ходе обмена с окружающей средой. Основными источниками генов антибиотикоустойчивости (66 процентов) и потенциальных патогенов (56 процентов) в окурках были связанные с человеком (в первую очередь слюна, в меньшей степени мостовые, ограды, перила, дверные ручки, торговые автоматы), за остальное отвечали наземные, водные и воздушные экосистемы, позвоночные и беспозвоночные животные. Среди факторов распространения антибиотикоустойчивости социоэкономические (санитария, инфраструктура, озеленение, промышленное производство, образование жителей) преобладали над климатическими, химическими и биологическими.
Таким образом, окурки служат важным микробным резервуаром в общественных пространствах и вектором распространения патогенов и антибиотикоустойчивости. Это представляет недооцененную угрозу общественному здравоохранению, которую необходимо учитывать при его планировании, заключают авторы работы.
Ранее окурки предлагали убирать с помощью ворон и робособак, а также превращать их в кирпичи и хранилища водорода.