Das Vorhandensein von E. coli ist ein schlechter Indikator für eine fäkale Verschmutzung

Escherichia coli ist vor allem als Magen-Darm-Erreger bei Warmblütern bekannt. In den letzten hundert Jahren wurde angenommen, dass sein Vorhandensein an Stränden auf eine Verschmutzung durch Fäkalien hindeutet, was zu Strandschließungen führte. Neue Forschung untersucht die genetische Grundlage für die jüngsten Erkenntnisse, dass viele E. coli-Stämme harmlos in Erde, Wasser und Strandsand gedeihen. Die Forschung ist veröffentlicht in Angewandte und Umweltmikrobiologie.

In der Studie isolierten die Forscher E. coli aus menschlichem Abwasser, Möwenkot und Strandsand. Dann vergruben sie Bakterien aus jeder der drei Quellen zusammen in Sand, in kleinen Polyvinylbehältern mit winzigen Löchern, die Feuchtigkeit und Sauerstoff ein- und austreten ließen, aber die Bakterien im Inneren hielten. Diese wurden 45 Tage lang einen halben Meter tief im Sand an einem Süßwasserstrand am Lake Michigan vergraben.

Es gibt Kerngene, die in verschiedenen Stämmen von E. coli größtenteils identisch sind. „Akzessorische Gene“ unterscheiden sich oft von einem Stamm zum anderen. Das liegt zum Teil daran, dass sie durch „horizontalen Transfer“ erworben werden können, hauptsächlich von anderen Stämmen von E. coli, möglicherweise aber auch von anderen eng verwandten Bakterien. Der horizontale Transfer von akzessorischen Genen ist ein schneller Weg, um neue Fähigkeiten zu erlangen, wie z. B. die Fähigkeit, in extraintestinalen Lebensräumen wie Strandsand zu gedeihen.

Am Ende der 45 Tage gruben die Ermittler die Container aus. Sie verglichen die akzessorischen Gene von E. coli, die die 45-tägige Beerdigung im Strandsand überlebten, mit denen von E. coli, die die Tortur nicht durchgemacht hatten, und fanden mehrere akzessorische Gene, die mit dem Überleben im Strandsand zusammenhängen.

Der Anstoß für die Forschung war das Fehlen von Möglichkeiten, E. coli zu unterscheiden, was auf das Vorhandensein von fäkaler Verschmutzung hinweist, von harmlosen Artgenossen, die natürlicherweise im Strandsand vorkommen, wobei letztere zu „unnötigen Strandschließungen mit verlorenen Freizeit- und Wirtschaftsmöglichkeiten“ führen, sagte Co -Autorin Elizabeth Alm, Ph.D., Professorin, Fakultät für Biologie und Institut für Great Lakes Research, Central Michigan University.

„Diese Arbeit hat reale Auswirkungen auf das Gebiet der angewandten und öffentlichen Gesundheitsmikrobiologie“, sagte die Erstautorin Sandra McLellan, Ph.D., Professorin, School of Freshwater Sciences, University of Wisconsin-Milwaukee. Frühere Arbeiten, die die Evolution von E. coli untersuchten, konzentrierten sich auf Krankheitserreger, wobei kommensalen Stämmen viel weniger Aufmerksamkeit geschenkt wurde, und praktisch keine Forschung zu Stämmen, die außerhalb des Wirts in einer sekundären Umgebung gedeihen.

„Das vielleicht auffälligste Ergebnis der Studie war, dass viele der genomischen Merkmale, die in den überlebenden Isolatsammlungen angereichert wurden, weit über E. coli-Stämme verteilt sind“, sagte McLellan. „Die einzige Ausnahme von dieser breiten Verbreitung ist die B2-Phylogruppe von E. coli, die hauptsächlich menschliche Krankheitserreger enthält.“

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass B2 in menschlichen Wirten selektiert wurde. In der aktuellen Studie zeigen die Forscher, dass Merkmale, die mit dem Überleben in der Umwelt verbunden sind, in E. coli angestammt zu sein scheinen, aber in B2-Linien weitgehend verloren gegangen sind.

Die Forschung, so McLellan, „könnte endlich zur Entwicklung von Indikatoren führen, die einen direkteren Bezug zur menschlichen Gesundheit haben“.