Кратко и по существу.
Механизмы горизонтального переноса генов (HGT) в сточной воде:
- Конъюгация — прямой контакт между клетками через половые (пили) или конъюгативные аппараты; плазмиды (особенно broad‑host‑range) переносятся вместе с мобилизующими элементами (tra, oriT). Это главный путь передачи множественной резистентности в WWTP.
- Трансформация — захват свободной ДНК из окружающей воды компетентными бактериями; важна при длительном сохранении ДНК в матрице био‑фильмов и илосодержащих фракциях.
- Трандукция — передача генов бактериофагами; может переносить отдельные гены или участки, включая элементы мобильной ДНК.
- Мобильные элементы внутри генома — интегоны, транспозоны, интегрирующие конъюгативные элементы (ICE) переносят и реассортируют гены резистентности между плазмидами и хромосомой.
- Везикулы и генетические агенты (outer membrane vesicles, GTAs) — упаковка ДНК в везикулы и последующая доставка в принимающие клетки.
Факторы, усиливающие HGT в очистных сооружениях:
- Высокая плотность и разнообразие микроорганизмов (контактность, конъюгация в био‑пленках).
- Наличие селективного давления: следовые концентрации антибиотиков, детергентов, тяжелых металлов и биоцидов; концугированные элементы подвергаются селекции.
- Физико‑химические ниши: био‑пленки, осадки и агрегаты увеличивают стабильность ДНК и частоту контактов.
- Температура, органическое питание, наличие вирусов/фагофагии, гидродинамика, ре‑популяция из сточных резервуаров.
Оценка рисков распространения устойчивости:
- Вероятность передачи: в лабораторных условиях частоты конъюгации варьируют примерно от $10^{-2}$ до $10^{-8}$ на пару донор/реципиент в час; в реальных сточных условиях частоты обычно ниже, но сохраняются в микроналичиях (био‑пленки), поэтому передача возможна. Примерный порядок снижения количества ARG при обычной механико‑биологической обработке — около $0.5$–$2$ логарифмических единиц (${\log }_{10}$).
- Пути распространения к человеку и экосистемам: выпуск очищенной воды в водоемы, ирригация, аэрозоли при сбросе/обработке, осадки (используемые в сельском хозяйстве) — все они создают мост к патогенам человека и животным.
- Последствия: возникновение клинически значимых устойчивых штаммов (Enterobacteriaceae, Pseudomonas и др.), снижение эффективности антибиотиков, сложность лечения; риск особенно высок при присутствии broad‑host‑range плазмид и интегонов, совмещённых с факторами вирулентности.
- Оценка уровня риска: при отсутствии дополнительных барьеров — средне‑высокий в виде локального распространения ARG в окружающей среде; при наличии эффективной третичной обработки и контроля — риск снижается до низкого/умеренного.
Короткие рекомендации по снижению риска:
- Снижение поступления антибиотиков/биоцидов в стоки (рациональная медицина, контроль фармостатков).
- Внедрение дополнительной очистки: озонация, УФ, мембранные процессы, активированный уголь — эффективнее удаляют ARG и мобильные элементы.
- Контроль осадков (термическая/химическая обработка перед использованием в сельском хозяйстве).
- Мониторинг: qPCR/метагеномика плазмидных маркеров, интеґронов, Inc‑групп; отслеживание присутствия широкохостных плазмид и клинических резистентных генов (например, bla, mcr, van).
Вывод: сточные воды — благоприятная среда для HGT (главным образом конъюгации) и источник распространения устойчивости, риск реального переноса в патогены существенен при отсутствии дополнительных барьеров; эффективная третичная очистка, управление источниками антибиотиков и целевой мониторинг значительно снижают этот риск.