살균제 및 살충제 생산
Sapec 작물 보호, 포르투갈
농업 응용 프로그램은 다양한 인간 박테리아 감염에 대한 약물 내성을 생성하여 연간 23,000-100,000명의 미국인을 죽이고 항생제의 양이 증가하는 데 도움이 됩니다. 해외에서 신청, 700,000 사람 전세계적인.
이제 곰팡이 종, 칸디다 아 우리 스,있다 개발 다제 저항 전 세계 인구에 빠르게 확산되고 있습니다(그림 참조). CDC는 90%를 보고합니다. C. 아 우리 감염은 한 가지 항진균제에 내성이 있고 30%에서 두 가지 이상에 내성이 있습니다.
국가별 C.auris 사례. CDC에서 (2019)
28년 2019월 2019일 현재 CDC에서 보고한 Candida auris의 임상 사례: 미국 주별. CDC(XNUMX)에서.
C. 귀리, a 누룩, 한 달 안에 혈류 감염으로 고통받는 환자의 최대 40~60%가 병원, 진료소, 요양원에서 엄청난 속도로 면역 저하 환자를 죽이고 있습니다.
감염된 사람과 죽은 사람의 방에서 곰팡이는 박멸하려는 거의 모든 시도에 비타협적으로 보입니다. 곰팡이는 생존 에어로졸화 된 과산화수소의 바닥에서 천장까지의 스프레이.
약물 저항성 곰팡이는 어떻게 현대 병원을 괴롭히고 150년 전에 해결된 무균 공간을 위협하게 되었습니까?
점점 더 명백해지고 있다. C. 아 우리의 저항성과 다른 많은 균류 종의 저항성은 산업 농업의 대량 살진균제 사용으로 추적할 수 있습니다. 이러한 화학 물질은 항진균제의 분자 구조와 비슷합니다.
작물에 걸쳐- 밀, 바나나, 보리, 사과 등 - 살균제는 환자에게 투여된 약물에도 내성이 있는 병원으로 유입되는 내성 균주를 선택합니다.
효모 저항성의 경로
Matthew Fisher와 동료들은 최근 분류 한 살진균제의 XNUMX가지 주요 부류, 모두 드물게 사용되는 2007년 이전 미국 중서부.
XNUMXD덴탈의 아졸 과 모르폴린 대상 에르고스테롤 생합성 경로, 곰팡이 세포의 원형질막을 생성합니다. 그만큼 벤즈 이미 다졸 곰팡이를 방해하다 세포 골격, 세포의 조립 방지 미세소관. XNUMXD덴탈의 스트로빌루린 과 석시네이트 데하이드로게나제 억제제 더 많은 생리적 경로를 선택하여 전자 전달 체인 미토콘드리아 호흡. 그만큼 아닐리노피리미딘 미토콘드리아 신호 경로를 표적으로 하는 것으로 보입니다.
칸디다 아 우리 스 이 진화 다음을 포함한 일련의 아졸 항진균제에 대한 내성 플루코나졸, 다른 azoles에 가변적인 감수성을 가진, 암포 테리 신 B, 과 에키노칸딘. 에 사용되는 아졸 두 농작물 보호 및 의료 설정은 광범위 살균제, 특정 유형을 목표로 하는 것이 아니라 광범위한 곰팡이를 소멸시킵니다.
곰팡이와 살균제는 현장에서 어떻게 서로를 찾았습니까?
C. 귀리, CDC의 Tom Chiller로 수천 년 동안 자체적으로 오랫동안 순환할 가능성이 있습니다. 가설, 70년 도쿄의 한 병원에서 2009세 일본 여성의 외이도에서 사람에게서 처음 분리되었습니다(1996년 분리된 확인). 나중에 분리하면 효모가 혈류 감염이 가능한 것으로 밝혀졌습니다.
감염원을 규명하기 위해 국제팀이 연속 된 2012-2015년 파키스탄, 인도, 남아프리카, 베네수엘라 전역의 병원에서 수집한 내성균.
예상과 달리 팀은 다른 점을 발견했습니다. 아미노산 교체아졸 내성과 관련된 ERG11 단일 뉴클레오티드 다형성—중 하나 몇몇의 XNUMX개의 지리적 영역에 걸친 이러한 SNP. 그들은 동일한 균주가 아니었으며, 이는 각각의 저항성 표현형이 독립적으로 출현했음을 나타냅니다.
다시 말해, 변종 거리로 고립 노출된 살진균제에 대한 독특한 용액을 서로 진화시켰습니다.
그것은 다른 노출에 대한 분자 적응을 나타낼 수 있습니다. 그러나 그것은 또한 현장에서 살균제에 대한 광범위한 노출에 대한 반응으로 각 균주가 진화 문제에 대한 고유한 솔루션입니다.
곰팡이가 생기지 않아도 수평 전송 바이러스와 박테리아가 하는 속도로 그들의 유전자, 환자와 균류 모두의 이동, 후자는 농업 무역, 어느 한 로케일에서 순환하는 살진균 저항성의 다양성을 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
두 번째 팀 확인 영국의 상대적으로 한정된 경계에서 서로 다른 국제적 기원의 여러 유전자형. 근처 지도에서 알 수 있듯이 세 번째 팀은 확인 미국의 경우 유사한 혼합.
그러나 모든 사례가 해외에서 유래한 것인지는 여행 관련 사례 외에는 명확하지 않다. 예를 들어 국내 농업 근로자 사이에 곰팡이 부하의 기준선이 없으면 내인성 소스가 여전히 가능성이 있습니다.
미국에서 Candida auris clades의 분포. ( A ) 콜롬비아, 인도, 일본, 파키스탄, 한국, 남아프리카, 베네수엘라 및 미국의 미국 임상 사례에서 분리 된 마커의 최대 절약 계통 발생 수목. (B) 클레이드별 미국 임상 사례의 빈도. (C) 도입된 클레이드의 계통지리학. 실선은 해외에서 의료를 받은 것으로 알려진 환자와 관련된 소개를 나타냅니다. 차우 등에서 적응. (2018).
복잡성을 더하기 위해 저항이 나타나는 여러 메커니즘도 나타납니다.
도미니크 상글라드 요약 세 가지: 진균 세포의 약물 농도 감소, 약물 표적의 변경, 약물 독성을 억제하는 보상 메커니즘. 이 외에도 다양한 유전적 사건에 의해 세 가지에 도달할 수 있습니다. SNP와 함께 진균 게놈으로의 삽입, 결실, 유전자 또는 염색체 복사 이벤트를 포함한 구조적 변화가 있습니다.
한 연구 발견 51 유전자 얼마나 민감한 순환 균주와 관련이 있습니까? 후사 리움 마름병은 프로피코나졸, 단 한 종류의 트리아졸 살균제.
그러한 저항성으로 가는 길은 복잡할 수 있으며, 항진균제 아래에서 직접 진화하는 것 이상으로 복잡할 수 있습니다.
2015에서 연구자 발견 그 C. 아 우리 게놈은 여러 유전자를 수용합니다. ATP 결합 카세트 트랜스포터 패밀리, 주요 촉진자 수퍼패밀리(MFS). MFS는 세포막을 통해 다양한 기질을 운반하고 효과적으로 이 광범위한 종류의 약물. 그것은 허용 C. 아 우리 항진균제의 맹공격에서 살아남기 위해
팀은 C. 아 우리 게놈은 또한 곰팡이의 독성을 촉진하는 수많은 유전자 군을 암호화합니다. C. 아 우리 적응적으로 형성 생물막 고밀도 세포를 통해 항진균제 내성을 지원하는 스테롤 생물막 세포, 효율적인 영양소 사용 및 성장.
다른 곰팡이, 다른 위험
칸디다 아 우리 스 다제 내성에 수렴하는 유일한 치명적인 곰팡이는 거의 없습니다. 근처의 지도는 식물과 인간의 저항이 겹치는 여러 종을 보여줍니다.
한 곰팡이, 아스 페르 길 루스 푸 미가 투스, 조건부 미리보기를 제공할 수 있습니다. C. 오리스 현재와 미래의 궤적.
아졸계 항진균제인 이트라코나졸, 보리코나졸 및 포사코나졸은 오랫동안 치료에 사용되어 왔습니다. 폐 아스페릴로고증, 에 의한 감염 A. fumigatus. 곰팡이는 대략 200,000의 죽음 매년, 지난 XNUMX년 동안 항진균제에 대한 내성이 빠르게 발전하고 있습니다.
병원체 Aspergillus fumigatus, Candida albicans, C. auris, C. glabrata, Cryptococcus gattii 및 Cryptococcus neoformans에 대한 식물(파란색) 및 인간(빨간색)의 아졸 살균제에 대한 내성에 대한 동료 검토 보고서의 수. 피셔(2018)에서.
장기 아졸 사용자와 약물 복용을 막 시작한 환자를 비교한 연구에서 약물 내성이 있음이 밝혀졌습니다. A. fumigatus 저항이 있음을 시사하는 두 그룹 모두에서 널리 퍼졌습니다. 농업에서 진화 의료 환경보다는.
연구진은이 발견 다중 트리아졸 내성을 암시하는 생물지리학적 증거 A. fumigatus 임상 및 환경 설정의 변종은 상당한 중복을 공유합니다. 옆 그림에서 약물 내성 A. fumigatus현장(녹색)과 임상 시험(빨간색)에서 발견된 것이 함께 매핑되어 유럽과 아시아에서의 결합을 보여줍니다.
글로벌 지도는 다중 트리아졸 내성 Aspergillus fumigatus 균주의 지리적 분포를 나타냅니다. TR34/L98H(원) 및 TR46/Y121F/T289A(사각형)의 두 가지 다른 돌연변이가 묘사됩니다. 백분율은 저항의 환경 유병률을 나타냅니다. Chowdhary 등에서. (2013).
최근 다른 작업 발견 아졸 내성 A. fumigatus 콜롬비아 보고타 외곽의 농업 분야에서 트리아졸 살균제를 사용하는 것과 관련이 있습니다. 토양은 다양한 경작지에서 샘플링되었으며 A. fumigatus 이트라코나졸 또는 보리코나졸 살진균제로 처리된 한천에서 재배되었습니다. 25% 이상의 경우, A. fumigatus 살균제 처리에도 불구하고 지속되었다.
즉, 농업 관행으로 인해 누룩 곰팡이 확산을 확인하기 위해 고안된 수많은 항진균 칵테일에 이미 적응된 병원에 입원하고 있습니다. 포도, 옥수수, 핵과 및 무수한 다른 작물의 진균을 통제하기 위해 아졸을 버리는 것은 인간 환자의 약물 내성을 가속화하는 조건을 생성했습니다.
광범위한 계통발생학적 및 생물지리학적 연구가 수행되어야 하는 동안 기존 분포에 대한 빠른 열람 지도 사이의 유사점을 제안 아스 페르 길 루스 푸 미가 투스 그리고 더 어린 (갑자기 더 악명 높은) 코호트 칸디다 아 우리. 변종은 유사한 지리적 분포를 공유하며 위에서 설명한 동일한 영역을 많이 차지합니다. C. 아 우리.
산업 농업의 역할
인간 및 농작물 저항성 사례가 겹치는 영역 아스 페르 길 루스 푸 미가 투스 임상 환경을 황폐화시키고 번개처럼 빠른 속도로 진화하는 새로운 아졸 저항성 진균의 증가하는 유령, 사람들은 아졸 살균제 사용이 면밀히 감시 된 단계적으로 폐지되지 않은 경우.
이러한 농업 발전의 길을 계속하는 것의 위험은 심각합니다.
의료용 및 농업용 아졸 살균제는 유사한 작용 방식을 공유하므로 한 분야에서 저항성이 나타나면 다른 분야로 쉽게 옮길 수 있습니다. 농업용 및 의료용 살균제 모두에서 화학적 형태의 페닐 그룹 반 데르 발스 연락처 의 활성 사이트로 유전자 cyp51A.
유기 화학 특성은 차치하고 Chowdhary 그룹이 가까운 그림에서 묘사하는 밀접한 유사성은 아스 페르 길 루스 푸 미가 투스 에 구속되는 것을 방지하기 위해 cyp51A 농업 환경의 유전자, 특히 14-α 스테롤 데메틸라제 효소-의료 적용에 대한 저항을 부여할 가능성이 있음 입체화학적으로 유사한 약물.
의료(A)와 농업(B) 응용 사이에서 트리아졸의 유사한 작용 방식을 보여주는 다이어그램. Chowdhary 등에서. (2013).
농업용 아졸 살진균제는 제삼전체 살균제 시장의 단지 XNUMX가지 형태의 허가된 의료용 아졸에 비해 XNUMX가지 형태의 농업용 아졸 탈메틸화 억제제가 사용되고 있습니다.
따라서 이러한 살균제를 연간 수백만 파운드의 조경 규모로 적용할 때 동일한 작용 방식을 사용하는 트리아졸 항진균제의 의학적 사용이 빠르게 효과가 없게 된다는 사실에 놀라지 말아야 합니다.
이러한 장기적 문제 적용을 제한하기 위해 전 세계 공중 보건의 이익에 개입하는 대신, 정부 정책 최근 몇 년 동안 유리한 글로벌 확장 살진균제 사용, 악성 약물 저항성 곰팡이의 조건을 조성합니다.
2009년에는 미국에서 옥수수, 대두, 밀 경작지의 30%인 총 80천만 에이커에 살균제가 살포되었습니다. 2002년에서 2006년 사이에 콩녹병 방제를 위한 살진균제의 예방적 사용이 XNUMX배 증가했습니다. 의심스러운 경제적 근거. 글로벌 판매는 2005년 이후 거의 XNUMX배로 급증하고 있습니다. 8에서 $ 21 billion ~ $ 2017 billion.
살균제는 판매뿐만 아니라 지리적 분포도 확대되었습니다.
근처 지도에서 보면 테트라코나졸, 농업용 트리아졸은 1990년대 후반 서부 평원의 고립된 사용에서 캘리포니아의 센트럴 밸리, 중서부 상부 및 남동부 전역에 걸쳐 대규모 적용으로 이동했습니다. 보스칼리드, 과일 및 채소 작물에 사용되는 살균제는 0.15년에서 0.6년 사이에 2004만 파운드에서 2016만 파운드로 400% 증가했으며 현재 전국적으로 널리 사용되고 있습니다.
1999년과 2014년 미국 평방마일당 파운드 단위의 살진균제 테트라코나졸(왼쪽)과 보스칼리드(오른쪽)의 예상 농업 사용(EPest-high). 살충제 사용에 대한 주 기반 및 기타 제한은 EPest-high 또는 EPest-low에 통합되지 않았습니다. 추정. EPest-low 추정치는 주로 조사된 데이터를 기반으로 하기 때문에 일반적으로 이러한 제한 사항을 반영합니다. EPest-high 추정치에는 조사에서 보고되지 않은 보다 광범위한 살충제 사용 추정치가 포함되며, 여기에는 사용 제한이 부과된 주 또는 지역이 포함되기도 합니다. 사용자는 특정 사용 제한에 대해 주 및 지역 기관에 문의해야 합니다. 국가 수질 평가(NAWQA) 프로젝트/USGS/ARERC.
각각의 새로운 지역 내에서 살균제가 지역 환경으로 침투합니다.
2012년 USGS 과학자들은 연구 감자 생산에 사용되는 33가지의 다양한 살균제가 테스트된 지표수의 75%와 지하수 샘플의 58%에서 적어도 하나의 살균제를 발견했습니다. 반감기가 몇 개월에 이르는 아졸계 살균제는 수중 환경 유거수 및 스프레이 드리프트에 의해 이동성이 높아집니다.
기후 변화가 근본적으로 미국을 재편하여 더 높은 전체 기온과 가뭄과 폭우 사이의 극심한 진동을 가져옴에 따라 곰팡이는 예측 새로운 기후 체제에 구체적으로 대응하면서 현재 범위 밖으로 확장합니다. 누룩 곰팡이 flavus, 생산자 암 유발 아플라톡신 옥수수 수확량을 줄이고 인간을 독살하고 가뭄 조건과 대규모 농작물 부족에서 번성합니다.
시장이 기후나 공중 보건보다 더 강한 자연의 힘으로 취급됨에 따라 현재의 농업 생산 하에서 광범위한 살균제 사용은 증가할 것입니다..
자체 곰팡이 제어로 농업
약물 내성 박테리아 및 진균에 대응하여 연구 기관은 농업용 항생제 사용 및 높은 적용률에서 전환하는 데 따른 잠재적인 경제적 비용에 대한 더 나은 데이터 수집을 요구하고 있습니다.
2016 영국 보고서, 농업 살균제의 과잉 살포를 인용하면서 전반적으로 항생제 사용에 대한 감시를 강화하고 WHO, FAO 및 OIE가 조직한 규제 기구를 통해 농업 사용을 금지해야 하는 중요한 항생제를 목록화할 것을 권고했습니다.
그러나 더 많은 정보를 수집하고 최소한의 규제로 보이는 것을 요구하는 것 외에 무엇을 해야 할까요?
최근 항생제 및 제초제 저항성에 대한 어려움을 감안할 때 화학 회사와 농업 고객은 개발을 추구할 것으로 보입니다. 새로운 살균제 표적 분자 연구를 기반으로 여러 약물 칵테일및 유전자 편집 저항.
정부 기관은 모호한 차단방역 조치를 강화할 가능성이 높으며, 이는 종종 외국인 혐오증그리고 익숙하다 노동자를 비난하다 산업 농업의 체계적 실패를 다루기보다는 오염을 위해.
강력한 의료 및 농업 회사의 공동 동기는 독성 약물 적용과 곰팡이 저항성 사이의 군비 경쟁을 악화시키고 치명적인 화학 물질의 순열을 환경으로 분출하는 '해결책'을 촉진하는 것이 거의 확실합니다. 통합하고 민영화하다 전에, 농업 제약 부문.
그러나 다른 점이 있습니다. 증거 기반 패러다임 살진균 붕괴에 대응하기 위해.
농생태학 사례에 대한 빠른 검토는 다음과 같은 조합을 제안합니다. 질병 모델링 과 문화적 관습 윤작 및 덮개작물과 같은 작물은 곰팡이 질병의 존재를 크게 줄여 살진균제에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.
간작(여기서 대두와 아마)은 병원성 진균을 배제하기 위해 토양 미생물군을 증가시키고 다양화할 수 있습니다. 사진: 알렉시스 스톡포드)
캘리포니아 센트럴 밸리의 딸기 생산자들은 곰팡이 발생을 통제하기 위해 살진균제로 토양을 훈증하는 데 익숙했습니다. Verticillium 이울다, 병원성 토양 곰팡이는 딸기 작물의 회전 사이에 브로콜리 작물을 심는 것을 발견했습니다. 크게 감소한 수준 버티실리움.
수십 년 전으로 거슬러 올라가면 다음과 같은 결과가 다양화되었습니다. 감자 작물 회전.
약물 내성 국가인 인도의 연구원 A. fumigatus 과 C. 아 우리 둘 다 발견됨—연구됨 참신한 접근법 감자의 역병 방제.
감자 작물은 역병과 같은 곰팡이 병원균을 통제하기 위해 종종 다량의 아졸 살균제를 받습니다. 과학자들은 살균제 처리 대신 실리카를 엽면 조직에 적용하여 실리카가 흡수되고 곰팡이 침입에 대해 감자의 세포벽을 강화한다는 사실을 발견했습니다. 질병 감염률은 실리카 기반 통합 관리 시스템에서 2.8~7.9%, 기존 살균제 의존 시스템에서 49.4~66.7% 범위였습니다.
일반적으로, 유기농 법 기존의 농업보다 훨씬 더 상호공생적인 곰팡이를 지원하여 병원성 변종을 몰아냅니다. 윤작, 콩과 식물의 통합 및 토양 응집체의 재배는 토양 미생물군을 위한 생태적 틈새를 지원합니다.
오염 감소 및 탄소 저장 강화에 대한 주요 이점이 있는 두 가지 농생태학적 관행인 화학 비료 감소 및 경작 제한 ~을 위해 선택하다 유익한 균주 무 수경성 진균류식물 뿌리와 상생 관계를 형성하고 토양 병원균에 대한 저항성을 부여할 수 있습니다.
농업 생산을 비작물 식생의 더 넓은 매트릭스로 통합하는 것도 곰팡이 병원균을 통제하는 데 중요합니다. 야생의 풍경 작물에 적응할 수 있는 병원체 개체군의 잠재력을 감소시키고 모델링에 따르면 연속적인 야생 패치가 농작물에 대한 병원체의 공격성을 감소시킵니다.
Ivette Perfecto와 John Vandermeer의 연구실은 yeoman 작업을 수행했습니다. 깊이 여기 과 여기에 요약하면, 포식, 상리공생, 경쟁 등 생태학적 관계의 초가지붕이 작물이 발견하는 먹이사슬 위아래로 이동하여 해충 피해를 차단할 수 있는 수단을 추적합니다. 녹 곰팡이.
곰팡이에 적용되는 핵심은 Vandermeer 학생 Douglas Jackson의 논문 커피의 농생태학적 진균 방제에 대해.
재커리 하지안-포루샤니
또 다른 미시간 대학교 학생인 Zachary Hajian-Forooshani(사진)는 추적1970년대 연구를 통해 발견한 진균증 멕시코와 푸에르토리코에서 Perfecto-Vandermeer 팀이 연구한 파리 유충은 커피 녹병을 먹고 있습니다.
광업 토양 이상
이 모든 작업은 농생태론 현재의 정치 정책과 인구 통계학적 추세에 따라 농장은 자연 보호의 매트릭스 농촌 생계와 낮은 외부 투입 식량 생산을 동시에 지원하면서 천연 자원을 보존하는 '토지 절약' 접근 방식보다 더 가능성이 높습니다.
나타나는 것은 살균 전쟁이 정확히 잘못된 도구라는 생태적 복잡성의 그림입니다.
대신에 나쁜 돈을 버는 대신, 오늘날 살균제는 단순화된 풍경, 광대하고 중단되지 않은 유 전적으로 동일한 단작 재배, 빠르게 가속화되는 지구 온난화, 그리고 점점 빨라지는 세계 무역 속도에서 질병이 번성하는 시스템에 적용됩니다.
잔인하게 아이러니하게도 살균제 살포는 병원균에 대한 진화적 압력을 가하여 저항성을 발달시킵니다. 동시에 산업 관리는 이러한 치명적인 돌연변이를 육성하고 퍼뜨리는 데 거의 완벽한 조건을 제공합니다.
기업식 농업 부문이 자연을 자신의 자산으로 간주한다는 사실을 인식할 때만 모든 것이 이해가 됩니다. 가장 치열한 경쟁.
농부들이 토양을 비옥하게 하고, 물을 정화하고, 식물에 수분을 공급하고, 가축을 먹이고, 해충(병원성 진균류 포함)을 제어하는 데 도움이 되는 지역 생태계와 거의 무료인 작업을 없애는 것은 이제 대기업이 상품화된 등가물을 판매할 수 있음을 의미합니다. 캡처 시장.
피해는 농업이나 경제 이상의 것입니다. 문명으로서 우리 자신을 사회적으로 재생산할 수 있는 우리의 능력을 잠식할 위험을 무릅쓰고 추구하는 사업 계획입니다.
농부들과 식량 활동가들은 산업형 농업이 영양소 과 탄소 채굴. 회사는 농부들이 너무 빨리 성장하여 식량 상품의 형태로 생산이 토양에서 탄소를 짜내도록 강요하고 있습니다. 그 결과 땅과 물은 망각 속으로 오염되어 식품 안전 설명할 수 없습니다.
그 오염, 직업적 노출, 증가하는 병독성 및 범위의 발병, 당뇨병과 같은 대사성 질병, 항생제 내성, 그리고 이제 살균제 내성의 증가하는 위협으로 인해 탄소 채굴은 이제 전 세계 공중 보건을 파괴하는 것으로 확장됩니다.
하루의 순서가 되면 전 세계 소작농이 오랫동안 추구하고 업데이트하고 과학 문헌이 증가함에 따라 대체 농업이 이러한 함정에서 벗어날 수 있는 방법을 제공합니다.
이 기사의 이전 버전은 다음과 같이 게시되었습니다. 우리 사이의 공장식 농장 곰팡이.
Alex Liebman은 식물 토양 및 정치 생태학 연구원입니다. 루랄데, 아타카마 사막에서 다국적 구리 및 리튬 채굴 이익에 맞서 영토 주권과 물 권리를 위해 투쟁하는 아타카메냐와 아야마라 민족을 지원하는 칠레 그룹.
Rob Wallace(PhD)는 진화생물학자이자 공익 활동가입니다.부 물리학자. 그는 의 저자입니다. 큰 농장은 큰 독감을 만듭니다 그리고 가장 최근에는 명확한 질병 관리.
