Zunehmende Dürren infolge des globalen Klimawandels könnten laut einer neuen Studie ideale Voraussetzungen für die Entwicklung antibiotikaresistenter Bakterien schaffen.
Der übermäßige Einsatz von Antibiotika in der Medizin ist offenbar nicht der einzige Treiber resistenter Keime. Die neue Untersuchung deutet zudem darauf hin, dass Vorgänge außerhalb von Krankenhäusern – nämlich in den Böden der Erde – auch die Antibiotikaresistenz im Gesundheitswesen beeinflussen könnten.
Dürren konzentrieren Antibiotika im Boden
Die Studie von Forschenden des California Institute of Technology (CIT) zeigt, dass Dürren natürliche Antibiotika im Boden anreichern können. Dadurch geraten Mikroben unter Druck, Gene für Antibiotikaresistenz zu entwickeln.
Weil Dürren durch den Klimawandel häufiger, extremer und großflächiger werden, profitieren Mikroben mit dem genetischen Rüstzeug, diese hohen Konzentrationen von Bodenantibiotika zu überstehen.
Bakterien produzierten bereits lange vor der medizinischen Nutzung dieser Verbindungen Antibiotika im Boden. Damit verschafften sie sich einen Vorteil gegenüber konkurrierenden Mikroorganismen.
„Likewise, antibiotic-resistant bacteria, and the genes that confer their resistance, long predate human medicine, having evolved as natural defenses against antibiotic-producing bacteria“, erklärt der mikrobielle Ökologe Timothy Ghaly von der Macquarie University in Australien, der nicht an der Studie beteiligt war, in einem begleitenden Kommentar.
Dies werfe, so Ghaly, „raises a pivotal question: What environmental factors might promote the spread of antibiotic resistance genes from the reservoir of soil bacteria into the built environment and clinical human pathogens?“
Um diese Frage zu untersuchen, wertete das CIT-Team fünf Datensätze aus Studien mit Bodenproben aus den USA, China und Europa aus. So konnten die Auswirkungen von Dürren auf mikrobielle Bodengemeinschaften in unterschiedlichen Lebensräumen erfasst werden, darunter Ackerflächen, Grasland, Wälder und Feuchtgebiete.
In allen fünf Datensätzen gingen Trockenperioden mit einer höheren Menge an genetischem Material antibiotikaproduzierender Bakterien sowie mit mehr Genen einher, von denen bekannt ist, dass sie Antibiotikaresistenz vermitteln. Anders gesagt: Die Bakterien in von Dürre betroffenen Bodenproben schienen besser an das Überleben unter Antibiotikaeinwirkung angepasst zu sein.
Antibiotikaresistente Bakterien überstehen trockene Böden
In begleitenden Laborversuchen gaben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Antibiotikum in ein kleines Bodenökosystem und trockneten es aus, um eine Dürre nachzubilden. Unter diesen Bedingungen stieg die Konzentration des Antibiotikums im Boden.
Bakterienarten, die bereits gegen das Antibiotikum resistent waren, überlebten in trockenen Böden ebenso gut wie in feuchten. Stämme, die empfindlich auf das Antibiotikum reagierten, starben im „Dürre“-Szenario dagegen fast vollständig ab.
Zu den Überlebenden zählten auch einige antibiotikaproduzierende Bakterien, die von Natur aus gegen ihre eigenen Verbindungen resistent sind. Am Ende war der Boden sowohl mit Antibiotikaproduzenten als auch mit antibiotikaresistenten Bakterien angereichert.
„Having established drought's role in amplifying antibiotic resistance in soil, the authors, in perhaps their most alarming finding, link this natural phenomenon to global public health“, erläutert Ghaly.
Zusammenhang zwischen Trockenheit und Krankenhausresistenzen
Bei einer Analyse von Krankenhäusern in 116 Ländern stellten die Forschenden einen äußerst starken Zusammenhang zwischen der Häufigkeit von Antibiotikaresistenzen innerhalb von Krankenhäusern und dem örtlichen Ariditätsindex fest – also dem Maß dafür, wie trocken das Klima außerhalb ist.
Dieser Zusammenhang blieb bestehen, selbst nachdem das Team das nationale Einkommen berücksichtigt hatte. Dieser Faktor kann sowohl den Antibiotikaeinsatz als auch das Gesundheitssystem insgesamt beeinflussen.
„This suggests that a core driver of clinical resistance operates via a global environmental mechanism, whereby climatic conditions in natural ecosystems can influence pathogen evolution in the built environment, and ultimately human health“, schreibt Ghaly.
Die Ergebnisse reichen zwar nicht aus, um zu belegen, dass Dürren eine steigende Antibiotikaresistenz in klinischen Einrichtungen verursachen. Sie legen jedoch nahe, dass der Klimawandel – und insbesondere die von ihm verschärften Dürren – die Risiken erhöhen könnte.
„Our study offers a clear example of how climate change has the potential to intersect with microbial ecology to shape public health outcomes… [underscoring] the importance of integrating environmental and clinical perspectives… “, schlussfolgern die Autorinnen und Autoren.
„As climate instability intensifies, such integrative approaches will be critical for anticipating and mitigating the global trajectory of antibiotic resistance… “
Die Forschung wurde in Nature Microbiology veröffentlicht.
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