Перевод статьи Antibiotics in the Soil Environment—Degradation and Their Impact on Microbial Activity and Diversity, авторы — Mariusz Cycoń, Agnieszka Mrozik, Zofia Piotrowska-Seget
Загрязнение окружающей среды антибиотиками является довольно значительной проблемой. Несмотря на их пользу для с/х животных, большинство антибиотиков не полностью метаболизируются в их организме. От 60 до 90% вводимых препаратов выводятся из организма животного вместе мочой и калом и попадают в почву вместе с продуктами их переработки — органическими удобрениями (навозом, пометом и т.д.).
Даже очень низкие концентрации антибиотиков в почве (ниже минимальной ингибиторной концентрации) создают условия для генетических изменений в бактериальных геномах и переноса генов устойчивости к антибиотикам (ARG). Автохтонные бактерии в почве также могут представлять собой резервуар генов устойчивости в окружающей среде, которые могут передаваться бактериям, колонизирующим организм человека. Такие гены — например, гены устойчивости к тетрациклину — уже были обнаружены в трех различных почвах, собранных в Юньнани, Сычуани и Тибете в Китае.
Помимо загрязнения почвы антибиотиками, попадания продуктов их распада в с/х продукцию и выявленного отрицательного действия на бактериальный геном с образованием генов резистентности, стоит отметить влияние антибиотиков на активность и структуру микробных сообществ в почве.
Почвенные микроорганизмы выполняют множество жизненно важных процессов и участвуют в поддержании здоровья и качества почвы. Они играют решающую роль в круговороте органического вещества, высвобождении питательных веществ, стабилизации структуры почвы и обеспечении плодородия почвы. Кроме того, многие микроорганизмы действуют как агенты биологического контроля, подавляя рост фитопатогенов.
При попадании в почву, антибиотики оказывают высокую антимикробную активность, подавляя рост не только патогенных, но и полезных почвенных микроорганизмов , при этом нарушая состав и численность микробного сообщества, а также изменяя экологическую функцию почвы.
Ряд антибиотиков (сульфадиметоксин, окситетрациклин, сульфадиазин и др.) при высоких концентрациях ингибируют процессы нитрификации, фосфатмобилизации и деятельность железобактерий , что, в дальнейшем, напрямую сказывается на доступности азота, фосфора и железа для с/х культур. Также выявлена обратная направленность действия антибиотиков для бактерий денитрификаторов – способность усиливать данный процесс при высоких концентрациях, что неминуемо приводит к потерям азота из почвы.
Стоит отметить, что негативное влияние антибиотиков на почву зависит от свойств самой почвы, например, от pH среды, наличия кислорода, гранулометрического состава, содержания влаги, органического вещества, обилия и состава микрофлоры почвы.
Распад и выведение антибиотиков из почвы происходит гораздо медленнее на почвах с обедненной микрофлорой, в анаэробных условиях, с кислой реакцией среды и легким (песчаным-супесчаным) гранулометрическим составом.
С учетом этих факторов очевидно негативное влияние высоких концентраций антибиотиков не только с точки зрения загрязнения почвенной экосистемы, но и изменения метагенома почвы в целом. При неконтролируемом использовании органических удобрений, загрязненных антибиотиками, высок риск изменения структуры и генома микробного сообщества почвы с появлением генов резистентности к антибиотикам, уже обнаруженных в ряде почв зарубежом.