Studie: Dürre sammelt mehr antibiotikaresistente Keime im Boden und schürt Sorgen, dass die Klimakrise zur Gefahr für die öffentliche Gesundheit wird.
Dürren erhöhen die Konzentration antibiotikaresistenter Mikroorganismen im Boden. Das kann die öffentliche Gesundheit massiv beeinträchtigen, zeigt eine neue Studie (Quelle auf Englisch).
WERBUNG
WERBUNG
Forschende am California Institute of Technology (Caltech) in den USA wollten eine zentrale Frage klären: Fördern Veränderungen in den natürlichen Lebensräumen, in denen Antibiotika entstehen, die Ausbreitung von Resistenzen?
Ihre Antwort: Regionale Trockenheit steht in mehr als hundert Ländern in engem Zusammenhang mit dem Vorkommen von Antibiotikaresistenzen in klinischen Einrichtungen.
Antimikrobielle Resistenzen (AMR) gelten als wachsende Bedrohung und sind allein in der Europäischen Union für mehr als 35 000 Todesfälle pro Jahr verantwortlich.
Von AMR spricht man, wenn Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten nicht mehr auf antimikrobielle Medikamente ansprechen. Der Prozess ist grundsätzlich natürlich und entsteht über längere Zeit durch genetische Veränderungen der Erreger. Durch menschliches Handeln beschleunigt er sich jedoch rasant, vor allem durch Fehl- und Übergebrauch dieser Mittel.
„Dürren haben ähnliche Effekte wie der übermäßige Einsatz von Antibiotika in Kliniken: Beides begünstigt die Auswahl resistenter Keime“, sagte Dianne Newman, Biologie- und Geobiologieprofessorin am Caltech.
Die „auffallend enge Korrelation“, die das Team gefunden habe, spreche für bessere und schnellere Diagnostik in Krankenhäusern – und für die Entwicklung neuer Behandlungsansätze.
Antibiotika entdeckten Forschende erstmals in den vierziger Jahren in Experimenten mit Bodenmikroorganismen, erläutern die Autorinnen und Autoren. Damals zeigte sich, dass natürliche Stoffe eines Bodenorganismus das Wachstum eines anderen hemmen können.
Viele dieser Naturstoffe wurden später chemisch verändert und zu den Arzneimitteln weiterentwickelt, die Ärztinnen und Ärzte heute verschreiben. Der Boden zählt dennoch weiterhin zu den wichtigsten Quellen neuer Antibiotikaproduzenten – ein mikrobiell extrem vielfältiger Lebensraum, in dem schätzungsweise neunundneunzig Prozent der Mikroorganismen im Labor bislang nicht kultivierbar sind.
Obwohl viele Antibiotika ursprünglich von Bodenmikroorganismen stammen, ist bislang kaum erforscht, wie Umweltveränderungen in Bodensystemen die Ausbildung von Resistenzen fördern könnten, betonen die Forschenden.
Xiaoyu Shan, Postdoktorandin am Caltech und Erstautorin der Studie, entwickelte ein Computerprogramm, das öffentliche Datensätze mit mikrobiellen Sequenzen aus Bodenproben auswertet. Ziel war es, Gene zu identifizieren, mit denen Mikroben unterschiedliche Antibiotika herstellen.
Auf Basis klinischer Überwachungsdaten aus 116 Ländern sowie Landnutzungsdaten aus den USA, China und Europa, die Acker-, Gras-, Wald- und Feuchtgebiete umfassen, fanden die Forschenden: Die durchschnittliche Häufigkeit von Antibiotikaresistenzen in Krankenhäusern korreliert stark mit dem lokalen Ariditätsindex.
Wie trägt Dürre zur Antibiotikaresistenz bei?
Die Studie zeigt einen zentralen Mechanismus: den Konzentrationseffekt. Wenn der Boden austrocknet, steigen die Konzentrationen der natürlichen Antibiotika im verbleibenden Wasser. Dadurch wirken sie stärker.
Dürre beeinflusst Antibiotika aber auch auf subtilere Weise. Untersuchungen deuten darauf hin, dass der physische Stress durch Trockenheit die Wirksamkeit von Antibiotika gegen Bakterien verändern kann.
Längere Trockenperioden können zudem die Abbaurate bestimmter Antibiotika im Boden verändern. Je nach Wirkstoff kann geringere Bodenfeuchte diesen Prozess verlangsamen oder beschleunigen.
„Wir haben ständig Kontakt mit Boden – beim Sport, bei der Gartenarbeit oder schlicht, indem wir Staub einatmen“, sagte Shan.
„Wichtig ist auch: Bakterien können Gene untereinander austauschen, und Gene für Antibiotikaresistenz verbreiten sich besonders schnell. Angesichts von Billionen Bakterien in der Umwelt ist das ein enormer Faktor.“
Warum sind diese Ergebnisse besorgniserregend?
Prognosen zu antimikrobiellen Resistenzen und zunehmender Trockenheit weltweit fallen wenig optimistisch aus.
„Die starke Korrelation zwischen Aridität und klinischer Antibiotikaresistenz ist angesichts der erwarteten Klimaänderungen besorgniserregend“, schreiben die Autorinnen und Autoren.
Zwischen 2025 und 2050 könnten demnach weltweit neununddreißig Millionen Todesfälle direkt auf AMR zurückgehen, so eine 2024 im Fachjournal The Lancet (Quelle auf Englisch) veröffentlichte Studie.
Gleichzeitig deuten Projektionen zur globalen Trockenheit darauf hin, dass bis zum Ende des Jahrhunderts bis zu fünf Milliarden Menschen in Trockengebieten leben könnten.
Die Verbindung von Dürre und AMR unterstreiche die Bedeutung des One-Health-Ansatzes, betonen die Forschenden. Dieses Konzept richtet Maßnahmen an der engen Verknüpfung der Gesundheit von Menschen, Tieren, Pflanzen und Umwelt aus.
„Mit zunehmender klimatischer Instabilität werden solche integrierten Ansätze entscheidend sein, um die globale Entwicklung der Antibiotikaresistenz besser vorherzusehen und abzumildern“, heißt es weiter.