Соленость воды снижает риск попадания вредных бактерий на микропластике из пресной воды в море

Выпуск 617: Исследование бактерий на микропластике в девяти европейских реках показывает, что соленость служит барьером, останавливающим серьезные патогены, перемещающиеся на большие расстояния с пластиковым мусором. 

Микропластик становится все более серьезной проблемой во всем мире, и многие исследования изучают его транспортировку в окружающей среде и потенциальное воздействие на экосистемы и здоровье человека. Одним из аспектов пластиковых отходов, который может иметь последствия для здоровья, является наличие биопленок — слоя микроорганизмов, которые собираются на их поверхности. Когда пластик попадает в водоемы, он может переноситься на большие расстояния, унося с собой сообщество микробов «пластисферы».  

Несмотря на такие опасения, все еще существуют пробелы в исследованиях относительно того, как это микробное сообщество меняется под воздействием экологических стрессоров по мере его перемещения через пресную воду в море, а также в какой степени патогены, потенциально опасные для здоровья человека и животных, сохраняются на пластике, переносимом водой.  

Французские исследователи отправились в семимесячную миссию на лодке, пересекая девять крупных европейских рек, включая Сену и Рейн, от моря до точки выше по течению первого густонаселенного города на каждой реке. Они взяли пробы воды в четырех или пяти точках вдоль градиента солености на реках, затем сделали суб-пробы для анализа питательных веществ, твердых частиц и бактериального разнообразия. Они также собрали микропластик с помощью специального сетчатого трала, проанализировав его для определения видов, присутствующих в пластисфере, их вирулентности и способности образовывать биопленки.  

Чтобы исследовать бактериальную колонизацию микропластика в тех же водах, за месяц до прибытия судна группа исследователей на суше поместила чистую полиэтиленовую, полиоксиметиленовую и нейлоновую сетку в защищенные цилиндрические клетки, которые ученые на судне собрали месяц спустя.  

Команда извлекла весь микропластик в исследовании с помощью спирта и стерилизованного в пламени пинцета, а затем немедленно заморозила его в жидком азоте до извлечения ДНК, чтобы избежать риска заражения. Они провели секвенирование ДНК всех отобранных бактерий и использовали инфракрасный спектрометр для анализа состава отсортированного микропластика, который они извлекли. Они изучили бактериальные сообщества в каждой реке отдельно, уделив особое внимание колонизации потенциально опасных видов, таких как те, которые могут вызывать токсичное цветение водорослей, болезни у людей и грибки.  

В результате анализа ученые обнаружили, что бактериальные сообщества на микропластике существенно отличаются от свободноживущих бактерий и бактерий, прикрепленных к органическим частицам в окружающей воде.  

Важно, что их данные также выявили отдельные сообщества микропластика в пресной воде и море, причем эстуарии отличались от обоих. Морской микропластик содержал значительно меньшее богатство, равномерность и разнообразие в своих бактериальных сообществах, чем микропластик из рек. Они определили потенциальные роды патогенов Аэромонас, ацидоворакс, Аркобактер и Prevotella в образцах пресной воды, но не в морской; в то время как вибрион¹ был доминирующим патогеном в море. Они не обнаружили передачи патогена между ними.  

Эти данные подчеркивают то, что ученые описывают как «сильное селективное давление, оказываемое между пресноводной и морской средой», что является ограничением для распространения микроорганизмов из пресноводных водоемов в море в составе пластисферы.  

Группа, регистрирующая патоген, подчеркнула потенциальные риски перемещения бактерий на микропластике. Шеванелла гнилостная на микропластике впервые, исключительно в речной воде. Хотя редко, S. гниющий могут инфицировать людей, вызывая кишечные, кожные и мягкие заболевания тканей. Однако барьер солености, выявленный в исследовании, предполагает, что вероятность перемещения таких патогенов из рек в море низкая.  

Подходы, использованные в исследовании, извлекли микропластик, который обычно можно было бы ожидать в водотоках, причем полиэтилен был доминирующим компонентом, составляющим 45% того, что было найдено, а полипропилен был вторым по величине извлеченным компонентом, составив 12%. Исследователи обнаружили, что химический состав полимеров не оказал значительного влияния на сообщество пластисфер, хотя предыдущие работы предполагали связь²Исследователи предположили, что это может быть связано с тем, что исследования рассматривали долгосрочную колонизацию, а не отбор проб непосредственно из окружающей среды.  

Проблема микропластика как дополнительной среды обитания и вектора переноса патогенов является глобальной проблемой, требующей внимания. Европейский союз борется с загрязнением пластиком и микропластиком в различных экологических, химических и отраслевых политиках, включая Регистрацию, оценку, разрешение и ограничение химических веществ (REACH) в отношении синтетических полимерных микрочастиц, Директива по морской стратегии Рамочной и Водная Рамочная ДирективаЮрисдикция последнего в отношении поверхностных вод, как внутренних, так и переходных зон, означает, что новая работа предоставляет соответствующие знания о биопленках и их потенциальных рисках. 

Исследование заполняет пробелы в знаниях в ограниченных и фрагментированных исследованиях микробных сообществ на микропластике, рассматривая различные пространственные местоположения. Дополнительные исследования, выходящие за рамки бактерий, на такие группы, как вирусы и одноклеточные организмы, а также изучение изменений, зависящих от приливов, помогут в дальнейшем информировании будущей политики, касающейся загрязнения пластиком, качества воды и здоровья.  

Заметки 

1. Этот устойчивый к соленой воде род включает виды холерный вибрион – который вызывает холеру – и В. парагемолитический – которые могут вызвать гастроэнтерит. 

2. Например: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) Состав бактериальных сообществ, связанных с пластиковыми биопленками, различается в зависимости от полимеров и стадий сукцессии биопленки. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

Поделиться этой статьей: