Солоність води знижує ризик потрапляння шкідливих бактерій на мікропластик з прісної води в море

Випуск 617: Дослідження бактерій на мікропластику в дев'яти європейських річках показує, що солоність служить бар'єром, що зупиняє поширення серйозних патогенів на великих відстанях на пластиковому смітті. 

Мікропластик викликає зростаючу глобальну проблему, і багато досліджень присвячено його транспортуванню в навколишньому середовищі та потенційному впливу на екосистеми та здоров'я людини. Одним з аспектів пластикових відходів, який може мати наслідки для здоров'я, є наявність біоплівок – шару мікроорганізмів, які накопичуються на їхній поверхні. Коли пластик потрапляє у водойми, він може транспортуватися на великі відстані, несучи з собою свою «пластикосферну» спільноту мікробів.  

Незважаючи на ці занепокоєння, залишаються прогалини в дослідженнях щодо того, як ця мікробна спільнота змінюється під впливом стресових факторів навколишнього середовища, коли вона рухається через прісну воду до моря, а також наскільки патогени, потенційно шкідливі для здоров'я людини та тварин, знаходяться на пластиковому наповненні, що передається водою.  

Французькі дослідники розпочали семимісячну місію на човні, перетинаючи дев'ятьма основними європейськими річками, включаючи Сену та Рейн, від моря до точки вище за течією від першого густонаселеного міста на кожній річці. Вони відбирали проби води в чотирьох або п'яти точках вздовж градієнта солоності на річках, а потім відбирали підпроби для аналізу поживних речовин, твердих частинок та бактеріальної різноманітності. Вони також збирали мікропластик за допомогою спеціального сітчастого трала, аналізуючи його, щоб визначити види, присутні в пластисфері, їхню вірулентність та здатність утворювати біоплівки.  

Щоб дослідити бактеріальну колонізацію мікропластику в тих самих водах, за місяць до прибуття човна наземна група помістила необроблену поліетиленову, поліоксиметиленову та нейлонову сітку в закріплені циліндричні клітки, які вчені на човні зібрали через місяць.  

Команда вчених вилучила всі мікропластики в дослідженні за допомогою спирту та стерилізованих полум'ям щипців, а потім негайно заморозила їх у рідкому азоті до екстракції ДНК, щоб уникнути ризику забруднення. Вони провели секвенування ДНК усіх відібраних бактерій та використали інфрачервоний спектрометр для аналізу складу відсортованих мікропластиків, які вони вилучили. Вони окремо досліджували бактеріальні спільноти в кожній річці, приділяючи особливу увагу колонізації потенційно шкідливих видів, таких як ті, що можуть спричиняти токсичне цвітіння водоростей, захворювання у людей та грибки.  

Зі своїх аналізів вчені виявили, що бактеріальні спільноти на мікропластику дуже відрізняються від вільноживучих бактерій та тих, що прикріплені до органічних частинок у навколишніх водах.  

Найважливіше те, що їхні дані також виявили різні спільноти мікропластику в прісній воді та морі, причому естуарії відрізнялися від обох. Морський мікропластик мав значно меншу багатство, рівномірність та різноманітність у своїх бактеріальних спільнотах, ніж мікропластик з річок. Вони визначили потенційні роди патогенів. Аеромонади, Ацидоворакс, Аркобактер та  Превотелла у зразках прісної води, але не в морі; в той час як вібріон¹ був домінуючим патогеном у морі. Вони не виявили передачі патогенів між ними.  

Ці дані підкреслили те, що вчені описали як «сильний селективний тиск, що чиниться між прісноводним та морським середовищами», що обмежує поширення мікроорганізмів з прісних вод до моря як частини пластисфери.  

Команда, яка фіксувала наявність патогена, підкреслила потенційні ризики поширення бактерій на мікропластику. Shewanella putrefaciens вперше на мікропластику, виключно у річковій воді. Хоча й рідко, S. гнильні може інфікувати людей, спричиняючи захворювання кишечника, шкіри та м’яких тканин. Однак, виявлений у дослідженні бар’єр солоності свідчить про те, що ймовірність потрапляння таких патогенів з річок до моря низька.  

Підходи, використані в дослідженні, дозволили вилучити мікропластик, який зазвичай очікується у водотоках, причому домінуючим компонентом був поліетилен, на який припадало 45% знайденого, а другим за величиною – поліпропілен – 12%. Дослідники виявили, що хімічний склад полімерів суттєво не вплинув на спільноту пластисфер, хоча попередні роботи вказували на зв'язок.²Дослідники припустили, що це може бути пов'язано з тим, що ці дослідження розглядали довгострокову колонізацію, а не відбір проб безпосередньо з навколишнього середовища.  

Проблема мікропластику як додаткового середовища існування та вектора для передачі патогенів є глобальною проблемою, що викликає занепокоєння. Європейський Союз вирішує проблему забруднення пластиком та мікропластиком у різних екологічних, хімічних та галузевих політиках, включаючи Реєстрацію, оцінку, авторизацію та обмеження хімічних речовин (REACH) щодо синтетичних полімерних мікрочастинок, Директива по морській стратегії Рамкова і Водна Рамкова ДирективаЮрисдикція останнього щодо поверхневих вод, як внутрішніх, так і перехідних зон, означає, що нова робота надає відповідні знання про біоплівки та їхні потенційні ризики. 

Дослідження заповнює прогалини в знаннях, що досі були обмеженими та фрагментарними у дослідженнях мікробних спільнот на мікропластику, враховуючи різні просторові розташування. Додаткові дослідження, що виходять за рамки бактерій, на такі групи, як віруси та одноклітинні організми, а також дослідження змін, залежних від припливів, допоможуть краще інформувати про майбутню політику щодо забруднення пластиком, якості води та здоров'я.  

примітки 

1. Цей рід, стійкий до солоної води, включає види Вібріо холер – що викликає холеру – і V. parahaemolyticus – що може спричинити гастроентерит. 

2. Наприклад: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) Склад бактеріальних спільнот, пов'язаних з пластиковими біоплівками, відрізняється між різними полімерами та стадіями сукцесії біоплівок. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

Поділіться цією статтею: