Antibiotic resistance among bacteria isolated from seawater and penguin fecal samples collected near Palmer Station, Antarctica

Authors: Miller, Robert V.; Gammon, Katharine; Day, Martin J.

Source: Canadian Journal of Microbiology, Volume 55, Number 1, January 2009 , pp. 37-45(9)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

Antibiotic resistance in aquatic bacteria has increased steadily as a consequence of the widespread use of antibiotics, but practice and international treaty should have limited antibiotic contamination in Antarctica. We estimated antibiotic resistance in microorganisms isolated from the Antarctic marine waters and a penguin rookery, for 2 reasons: (i) as a measure of human impact and (ii) as a potential “snapshot” of the preantibiotic world. Samples were taken at 4 established sampling sites near Palmer Station, which is situated at the southern end of the Palmer Archipelago (64°10′S, 61°50′W). Sites were chosen to provide different potentials for human contamination. Forty 50 mL samples of seawater were collected and colony-forming units (CFU)/mL were determined at 6 and 20 °C. For this study, presumed psychrophiles (growth at 6 °C) were assumed to be native to Antarctic waters, whereas presumed mesophiles (growth at 20 °C but not at 6 °C) were taken to represent introduced organisms. The 20-6 °C CFU/mL ratio was used as a measure of the relative impact to the ecosystem of presumably introduced organisms. This ratio was highest at the site nearest to Palmer Station and decreased with distance from it, suggesting that human presence has impacted the natural microbial flora of the site. The frequency of resistance to 5 common antibiotics was determined in each group of isolates. Overall drug resistance was higher among the presumed mesophiles than the presumed psychrophiles and increased with proximity to Palmer Station, with the presumed mesophiles showing higher frequencies of single and multiple drug resistance than the psychrophile population. The frequency of multidrug resistance followed the same pattern. It appears that multidrug resistance is low among native Antarctic bacteria but is increased by human habitation.

La résistance aux antibiotiques des bactéries aquatiques a augmenté progressivement à cause de l’utilisation répandue des antibiotiques, mais un meilleur usage et la signature d’un traité international devraient avoir limité la contamination de l’Antarctique par les antibiotiques. Nous avons estimé la résistance aux antibiotiques des eaux Antarctiques et d’une colonie de pingouins pour deux raisons : (i) comme mesure de l’impact humain et (ii) comme « instantané » du monde pré-antibiotique. Des échantillons ont été recueillis à partir de 4 sites établis à proximité de la Station Palmer située à l’extrémité sud de l’Archipel Palmer (64° 10′ S, 61° 10′ W). Ces sites ont été choisis pour représenter différents potentiels de contamination humaine. Quarante échantillons de 50 mL d’eau de mer ont été recueillis et le nombre d’unités de formation de colonies UFC/mL a été déterminé à 6  et 20 °C. Lors de cette étude, on a supposé que les psychrophiles présumés (croissance à 6 °C) étaient indigènes des eaux Antarctiques alors que les mésophiles présumés (croissance à 20 °C mais pas à 6 °C) représentaient des organismes introduits. Le ratio UFC/mL à 20 °C / UFC/mL à 6 °C a été utilisé pour mesurer l’impact relatif sur l’écosystème des organismes vraisemblablement introduits. Le ratio le plus élevé a été observé au site le plus près de la station Palmer et diminuait à mesure que l’on s’en éloignait, ce qui suggère que la présence de l’humain ait un impact sur la flore microbienne naturelle du site. La fréquence de la résistance envers 5 antibiotiques communs a été déterminée chez chacun des groupes d’isolats. La résistance globale était plus élevée parmi les mésophiles présumés que chez les psychrophiles présumés et augmentait en fonction de la proximité de la station Palmer, les mésophiles présumés faisant preuve d’une fréquence de résistance simple ou multiple plus élevée que la population de psychrophiles. La fréquence de multirésistance aux médicaments suivait le même patron. Il semble que la multirésistance aux médicaments soit faible chez les bactéries antarctiques indigènes mais qu’elle soit augmentée par l’habitat humain.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2009

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