미국 농림부의 과학자들이 지역 가축의 누명을 벗겨줄, 지역 하천 내 대장균(Escherichia coli) 박테리아의 기타 공급원을 규명하였다.

 

농업연구소(Agricultural Research Service) 소속의 Mark Ibekwe는 캘리포니아 일부 지역에서 발견되는 수로 내 병원균이 가축 사육 시설이 아닌 도심지역의 지표 유출에서 기인한 것이라고 밝혔다.

대부분의 대장균 박테리아가 비병원성이지만, 공공 보건 시설에서 수질 척도 지표로서 모니터링 대상이 되고 있다. 종종 지역 호소수, 하천 지류에서 발견되는 대장균의 공급원으로는 소와 같은 가축이 지목된다.

농업연구소 하천유역위생연구실의 Ibekwe와 동료 연구진은 캘리포니아 산타애나강(Santa Ana River) 분수령의 20개 지점에서 450개의 물과 퇴적물 시료를 채집하였다. 채집 지점에는 도심지역, 가축 사육 지역, 공원, 국립공원, 폐수처리시설이 포함되어 있었다.

Ibekwe 연구팀은 환경 시료로부터 직접 유전자를 추출하여 분석하는 방식으로, 주변 환경에 존재하는 세균의 존재를 밝혀내는 메타게놈(metagenome) 분석법을 적용하였다.

 

연구진은 각각의 시료에서 대장균 박테리아를 추출하였으며, 시료로부터 600개의 서로 다른 대장균 미생물을 분리, 동정하였다. 그 결과, 농업, 비농업 지역의 시료 모두에서 대장균의 항생제 내성이 관찰되었으나 농업, 비농업 메타게놈 내 분류학적 분포와 다양성은 서로 다르게 나타났다.

 

특히 도심 개발과 인간활동이 주된 지역에서 지표 유출된 배출수 시료에서 분리된 대장균에서, 매우 큰 다양성이 보이고 있음이 발견되였다.

항생제 내성은 잠재적으로, 먹이사슬을 통해서 동물에서 인간으로 전달될 수 있는 것으로 보인다. 하지만 특정 항생제에 대한 내성을 지닌 박테리아와 유전자의 상관관계, 그리고 먹이사슬에서의 생태적 영향에 대해서는 관련 연구가 아직 미흡한 수준이다.

Ibekwe 연구팀은 농업 및 비농업적 요소를 모두 포함하는 이번 메타게놈 시료를 통해서 대장균 박테리아의 항생제 내성 유전자 분포를 살펴보고자 하였다. 또한 내성 유전자를 전달하는 박테리아를 동정하고자, 모든 대장균 동정체에 대해 다양한 항생제에 대한 내성 시험을 실시하였다.

그와 연구진은 대장균 동정체 중 88~95% 가량이 리팜피신(rifampicin), 약 75%가 테트라사이클린(tetracycline)에 내성을 나타내는 것을 발견하였다. 테트라사이클린 내성은 폐수처리시설 근처에서 채집된 대장균 동정체에서 대부분 발견된 내성 특성이다.

 

연구진은 퇴적물 시료에서 추출된 대장균 중 24%, 즉 전체 시료 중 144개에 해당하는 시료가 도심 지표유출과 관련이 있는 것을 밝혀내었다. 해당 시료 내 대장균은 많게는 7가지 종류의 항생제에 대해 내성을 띄는 것으로 나타났다.

연구진은 이번 연구 내용과 관련하여, 가축 항생제 사용이 미치는 인간 보건 영향 조사 시에는 항생제 내성 박테리아와 항생제 내성 유전자의 자연적 배경 수준 결정에 있어 기준점 연구와 대조군 시료 확보를 권고하였다.