Droogte versnelt de opkomst van antibioticaresistentie in bodembacteriën

De wereldwijde dreiging van antibioticaresistentie, verantwoordelijk voor miljoenen doden per jaar, wordt meestal toegeschreven aan het overmatig gebruik van antibiotica in ziekenhuizen en de voedselindustrie. Maar een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature Microbiology, suggereert dat natuurlijke geologische processen deze ontwikkeling kunnen versnellen.

Natuurlijke antibiotica in de bodem

Bodemmicro-organismen produceren van nature antibiotica als chemische wapen om te concurreren met elkaar. Wanneer de bodem uitdroogt, worden deze stoffen geconcentreerder omdat er minder water is om ze te verdunnen. Dit werkt als een verhoogde dosis, waardoor gevoelige microben sterven en alleen de resistente overblijven. Dit proces stimuleert de evolutie van nieuwe resistentiegenen.

«Als je meer antibiotica in je omgeving hebt, overleven alleen de organismen die daartegen bestand zijn.»

Onderzoek naar droogte en resistentie

Xiaoyu Shan, postdoctoraal onderzoeker aan het California Institute of Technology (Caltech), en haar team analyseerden bodemmonsters onder gecontroleerde omstandigheden. Ze volgden de overgang van natte naar droge grond en ontdekten dat de hoeveelheid genen gerelateerd aan antibioticaproductie en -resistentie sterk toenam naarmate de bodem uitdroogde. Dit wijst erop dat droogte leidt tot een snelle escalatie in de ondergrondse strijd tussen microben.

Belangrijk is dat de onderzoekers niet specifiek op ziekteverwekkende bacteriën letten, maar op resistentiegenen die in verschillende microben kunnen voorkomen, of ze nu pathogeen zijn of niet.

«Droogte leidt tot een toename van zowel antibioticaproducerende bacteriën als resistente bacteriën. Het is een eenvoudig principe: hoe meer antibiotica in de omgeving, hoe meer organismen die ertegen bestand zijn.»

Alternatieve verklaringen

Enrique Monte, microbioloog aan de Universidad de Salamanca in Spanje en niet betrokken bij het onderzoek, wijst op andere mogelijke verklaringen. Aride bodems zijn van nature diverser dan vochtige bodems, waardoor er vaak een grotere genetische diversiteit in de grond wordt aangetroffen. Daarnaast hoeft de aanwezigheid van resistentiegenen niet altijd te leiden tot een daadwerkelijke afgifte aan het milieu of tot een concentratie die groot genoeg is om effect te hebben.

«Sommige antibiotica zijn vluchtig en ontsnappen naar de lucht, waardoor ze nooit een therapeutische concentratie bereiken om andere microben te doden», aldus Monte.

De auteurs van de studie namen echter voorzorgsmaatregelen om aan te tonen dat de toename van resistentiegenen een biologische reactie was op omgevingsstress. Ze volgden ook genen die onder droogte onveranderd zouden moeten blijven of afnemen. Zo bleven genen die essentieel zijn voor overleving stabiel, terwijl genen die betrokken zijn bij bacteriële beweging afnamen in droge grond, waar mobiliteit beperkt is. Zelfs sommige soorten die niet profiteren van droogte lieten een toename zien in resistentiegerelateerde genen.