Horizontal transfer of heavy metal and antibiotic-resistance markers between indigenous bacteria, colonizing mercury contaminated tailing ponds in southern Venezuela, and human pathogens

Resumen

Abstract: Bacteria colonizing heavily polluted tailing ponds in Southern Venezuela exhibit multiple resistances against mercurial compounds and antibiotics. The corresponding genetic determinants, mainly acquired through horizontal gene transfer, might also be transferred to pathogenic bacteria, an issue which represents an important risk to public health. In this work we show that indigenous, mercury-resistant bacterial strains isolated from a model tailing pond, located in El Callao (Bolivar State, Venezuela) and exhibiting a high concentration of soluble Hg, were able to transfer in vitro both heavy metal- and antibiotic resistance markers to potential human- and animal- pathogens (i.e. Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa). The frequencies of transfer ranged between 1.2x10-6 and 5.5x10-7 transconjugants per recipient. Transconjugants were also detected in the field, in model biofilms previously grown in natural sponges (Luffa cylindrica) and submersed in the ponds, at frequencies ranging from 1x10-4 to 5x10-3 transconjugants per recipient. These results are of particular relevance from the public health viewpoint, especially in light of the potential risk of horizontal flow of antibiotic resistance genes between indigenous bacteria and potential human pathogens.

Transferencia horizontal de marcadores de resistencia a metales pesados y antibióticos entre bacterias indígenas, que colonizan lagunas de cola contaminadas con mercurio en el sur de Venezuela, y especies patógenas para el ser humano

Resumen: Las bacterias que colonizan lagunas de cola altamente contaminadas en el sur de Venezuela, presentan resistencia a compuestos mercuriales y múltiples antibióticos. Los determinantes genéticos responsables de estas resistencias, adquiridos principalmente a través de transferencia horizontal de genes, pueden ser transferidos a bacterias patógenas. En este trabajo mostramos que cepas bacterianas indígenas, resistentes al mercurio y aisladas a partir de una laguna de cola modelo, localizada en El Callao (Estado Bolívar, Venezuela) conteniendo una alta concentración de Hg soluble, fueron capaces de transferir in vitro marcadores de resistencia a metales y antibióticos a cepas potencialmente patógenas para el hombre y animales (ej. Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa). Las frecuencias de transferencia variaron entre 1,2x10-6 y 5,5x10-7 transconjugantes por receptora. Los transconjugantes también fueron detectados en el campo, utilizando un modelo de biopelículas desarrollado en esponjas naturales (Luffa cylindrica) sumergidas en lagunas contaminadas, con frecuencias que variaron entre 1x10-4 y 5x10-3 transconjugantes por receptora. Estos resultados presentan una relevancia particular desde el punto de vista de salud pública, especialmente en vista del riesgo potencial de transferencia horizontal de genes de resistencia a antibióticos entre las bacterias indígenas y bacterias potencialmente patógenas para el hombre.