Metagenome meta-analysis reveals an increase in the abundance of some multidrug efflux pumps and mobile genetic elements in chemically polluted environments
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Many human activities contaminate terrestrial and aquatic environments with numerous chemical pollutants that not only directly alter the environment but also affect microbial communities in ways that are potentially concerning to human health, such as selecting for the spread of antibiotic-resistance genes (ARGs) through horizontal gene transfer. In the present study, metagenomes available in the public domain from polluted (with antibiotics, with petroleum, with metal mining, or with coal-mining effluents) and unpolluted terrestrial and aquatic environments were compared to examine whether pollution has influenced the abundance and composition of ARGs and mobile elements, with specific focus on IS26 and class 1 integrons ( intI 1). When aggregated together, polluted environments had a greater relative abundance of ARGs than unpolluted environments and a greater relative abundance of IS26 and intI 1. In general, chemical pollution, notably with petroleum, was associated with an increase in the prevalence of ARGs linked to multidrug efflux pumps. Included in the suite of efflux pumps were mexK , mexB , mexF , and mexW that are polyspecific and whose substrate ranges include multiple classes of critically important antibiotics. Also, in some instances, β-lactam resistance (TEM181 and OXA-541) genes increased, and genes associated with rifampicin resistance (RNA polymerases subunits rpoB and rpoB2 ) decreased in relative abundance. This meta-analysis suggests that different types of chemical pollution can enrich populations that carry efflux pump systems associated with resistance to multiple classes of medically critical antibiotics. IMPORTANCE The United Nations has identified chemical pollution as being one of the three greatest threats to environmental health, through which the evolution of antimicrobial resistance, a seminally important public health challenge, may be favored. While this is a very plausible outcome of continued chemical pollution, there is little evidence or research evaluating this risk. The objective of the present study was to examine existing metagenomes from chemically polluted environments and evaluate whether there is evidence that pollution increases the relative abundance of genes and mobile genetic elements that are associated with antibiotic resistance. The key finding is that for some types of pollution, particularly in environments exposed to petroleum, efflux pumps are enriched, and these efflux pumps can confer resistance to multiple classes of medically important antibiotics that are typically associated with Pseudomonas spp. or other Gram-negative bacteria. This finding makes clear the need for more investigation on the impact of chemical pollution on the environmental reservoir of ARGs and their association with mobile genetic elements that can contribute to horizontal gene transfer events.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».