В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Emerging Infectious Diseases , ученые обнаружили дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) Histoplasma capsulatum в образцах почвы и фекалий пингвинов в Антарктике, подчеркнув пагубные последствия повышенной активности человека на континенте.

Отправка: Молекулярное обнаружение Histoplasma capsulatum в Антарктиде . Изображение предоставлено: С.Захаров / Shutterstock

Фон

Гистоплазмоз – это инфекция, вызываемая вдыханием спор Histoplasma capsulatum , обнаруженных в помете птиц и летучих мышей и рассеянных в результате экологических и антропогенных нарушений.

Histoplasma capsulatum принадлежит к отряду Onygenales и, как известно, вызывает системные микозы во многих регионах Африки, Северной Америки, Южной Азии, Центральной и Южной Америки, причем самая высокая заболеваемость приходится на Латинскую Америку. Недавние полногеномные исследования предложили четыре генетически различных вида Histoplasma — H. capsulatum (панамская линия), H. mississippiense (североамериканская линия), H. ohiense (североамериканская линия) и H. suramericanum (латиноамериканская линия).

Несмотря на негостеприимную природу, в последние два десятилетия в Антарктиде наблюдается рост активности человека в форме рыболовства, китобойного промысла, научных исследований и туризма. Приток людей принес на континент неместные виды, такие как патогенные грибы. Кроме того, это привело к расселению автохтонных и эндемичных видов Антарктиды на другие массивы суши. Учитывая данные о том, как чужеродная флора и фауна могут разрушать местные экосистемы, крайне важно отслеживать интродукцию неэндемичных видов на территорию суши.

Места отбора проб для изучения Histoplasma capsulatum в Антарктиде. А) Расположение Антарктического полуострова на континенте Антарктида; Б) остров Кинг-Джордж; C) Остров Поттер и Особо охраняемый район Антарктики ООРА № 132. Источник: Антарктическая цифровая база данных СКАР ( https://www.scar.org/resources/antarctic-digital-database ).

Об исследовании

В рамках настоящего исследования исследователи собрали образцы почвы и образцы фекалий пингвинов и морских котиков в Особо охраняемой зоне Антарктики на острове Кинг-Джордж, известной как Полуостров Поттер.

Экстракцию геномной ДНК и вложенную полимеразную цепную реакцию (ПЦР) проводили для получения последовательностей гена белка массой 100 килодальтон (кДа). Эти последовательности сравнивали с другими последовательностями H. capsulatum из базы данных последовательностей GenBank. Затем последовательности были использованы для построения филогенетического дерева, чтобы сделать вывод об эволюционной истории H. capsulatum из Антарктиды.

Полученные результаты

Результаты показали присутствие H. capsulatum в двух из восьми образцов почвы и в трех из девяти собранных образцов фекалий пингвинов. Филогенетическое дерево выявило различное сходство пяти последовательностей, созданных в этом исследовании. Генетические данные одного образца почвы и двух образцов фекалий сгруппированы с латиноамериканской линией LAmB1, в то время как оставшиеся последовательности образцов почвы и фекалий сгруппированы с последовательностями другой латиноамериканской линии LAmA2. Ни одна из последовательностей, созданных в этом исследовании, не показала сходства с североамериканскими или панамскими линиями.

Полуостров Поттер, являющийся охраняемой территорией, является домом для многих перелетных птиц в летние месяцы и принимает у себя птиц и колонии морских млекопитающих. Вся деятельность фауны привела к тому, что почва богата азотом, кальцием, фосфором и органическим углеродом.

Для развития Histoplasma capsulatum обычно требуется температурный диапазон 18–28°C и слабоосвещенная среда с влажностью выше 60%. Авторы считают, что видовой комплекс H. capsulatum успешно выживает в далеких от идеальных условиях Антарктики из-за высокого содержания органических веществ в почве Особо охраняемого района Антарктики, что способствует росту грибков. Кроме того, они предполагают, что грибок мог распространиться по суше вместе с перелетными птицами или людьми, прибывающими в Антарктиду.

Учитывая различное филогенетическое родство последовательностей H. capsulatum из Антарктиды, исследователи полагают, что могло произойти многократное распространение гриба или произошли адаптивные изменения у видов. Филогенетические результаты также указывают на общую геологическую историю Антарктиды и Южной Америки.

При увеличении в 800 раз на этой микрофотографии были обнаружены некоторые детали ультраструктуры грибковых организмов Histoplasma capsulatum, которые были выделены из изолята, включающего ряд бугорчатых, сфероидальных макроконидий и прозрачных нитевидных гиф.

Выводы

В заключение исследование обнаружило ДНК H. capsulatum в образцах почвы и фекалий пингвинов из части Особо охраняемого района Антарктики, где обитают многие колонии перелетных птиц и морских млекопитающих. Это открытие предполагает гораздо более широкое распространение грибка, чем предполагалось ранее, а также указывает на способность H. capsulatum выживать при температурах ниже идеальных условий для его выращивания. Последовательности ДНК из образцов почвы и фекалий демонстрируют различное филогенетическое родство, что свидетельствует о множественном расселении.

По мнению авторов, учитывая способность грибковых патогенов, таких как H. capsulatum , вызывать широко распространенные инфекции, наблюдение за возникающими патогенными грибами и их передачей в Антарктиде имеет основополагающее значение для предотвращения гистоплазмоза и других микозов.