Identification of anthropogenic impact on natural habitats by antimicrobial resistance quantification in two neotropical wild cats and their geospatial analysis

Abstract

Human activities such as habitat degradation and fragmentation threaten biodiversity in Neotropical areas. This work proposes an analytical methodology to identify natural areas in Central America with anthropogenic impact, analyzing the presence of antimicrobial resistance genes (ARGs) in accordance with their theoretical relationship with human-related activities. Sixteen ARGs were quantified in feces of different individuals of 13 jaguars (Panthera onca) and 13 pumas (Puma concolor) in three conservation areas in Costa Rica by real-time PCR. At least one ARG was detected in all samples. Of the ARGs encoding tetracycline resistance, the most frequent were tetQ and tetY (85% and 69%, respectively). The sulfonamides (sulI and sulII; 69% each), phenicols (catI and catII; 19% and 54%, respectively), and quinolones (qnrS; 12%) were also detected. The presence of human settlements, livestock farms (pigs, cattle, and poultry), roads, human health centers, flood zones, and rivers were identified within each area to generate an index of human activity. We found no difference between the presence of ARG by roads, agricultural activities, and human settlements (P.0.05). However, tetW showed higher percentages with porcine and bovine farms; both tetY and tetW were more frequent in jaguars than in pumas. Of concern is that many of the most contaminated samples were taken from national parks, such as Braulio Carrillo and Tortuguero, where animals should not have direct contact with humans.

Actividades humanas como la degradación y fragmentación de hábitats amenazan la biodiversidad en áreas neotropicales. Este trabajo propone una metodología analítica para identificar áreas naturales en Centroamérica con impacto antropogénico, analizando la presencia de genes de resistencia antimicrobiana (ARGs) de acuerdo con su relación teórica con actividades relacionadas con el hombre. Se cuantificaron 16 ARGs en heces de diferentes individuos de 13 jaguares (Panthera onca) y 13 pumas (Puma concolor) en tres áreas de conservación en Costa Rica mediante PCR en tiempo real. Se detectó al menos un ARG en todas las muestras. De los ARG que codifican la resistencia a las tetraciclinas, los más frecuentes fueron tetQ y tetY (85% y 69%, respectivamente). También se detectaron sulfonamidas (sulI y sulII; 69% cada uno), fenicoles (catI y catII; 19% y 54%, respectivamente) y quinolonas (qnrS; 12%). Dentro de cada área se identificó la presencia de asentamientos humanos, explotaciones ganaderas (porcinas, bovinas y avícolas), carreteras, centros de salud humana, zonas inundables y ríos para generar un índice de actividad humana. No se encontraron diferencias entre la presencia de ARG por carreteras, actividades agrícolas y asentamientos humanos (P.0.05). Sin embargo, tetW mostró mayores porcentajes con explotaciones porcinas y bovinas; tanto tetY como tetW fueron más frecuentes en jaguares que en pumas. Lo preocupante es que muchas de las muestras más contaminadas se tomaron en parques nacionales, como Braulio Carrillo y Tortuguero, donde los animales no deberían tener contacto directo con los humanos.