Mikroplastiki można znaleźć już niemal wszędzie – w kosmetykach, żywności, w wodzie morskiej, wodzie pitnej, a nawet w organizmach zwierząt i ludzi. Jednak nie do końca wiadomo, jaki wpływ na środowisko i zdrowie ludzi mają te malutkie drobinki tworzywa sztucznego. W nowych badaniach naukowcy wykazali, że wszechobecne mikrodrobiny plastiku mogą stać się siedliskami patogenów.
W nowych badaniach opublikowanych w „Journal of Hazardous Materials Letters” naukowcy z New Jersey Institute of Technology (NJIT ) odkryli, że drobinki plastiku zamieniają się w siedliska dla opornych na antybiotyki bakterii. Tworzą one śluzowatą warstwę osadu na ich powierzchni, która umożliwia patogenom przywieranie do drobinek plastiku, gdzie mieszają się i mutują.
Jak wykazali naukowcy, niektóre szczepy bakterii zwiększyły oporność na antybiotyki nawet 30-krotnie, żyjąc na biofilmach na powierzchniach mikroplastików, które z kanalizacją trafiają do miejskich oczyszczalniach ścieków.
- Wiele ostatnich badań skupiało się na negatywnym wpływie, jaki miliony ton mikroplastików wywierają na nasze środowiska słodkowodne i oceaniczne, ale do tej pory rola mikroplastików w procesach oczyszczania ścieków w naszych miastach była w dużej mierze nieznana - powiedział Mengyan Li z NJIT. - Te oczyszczalnie ścieków mogą być punktami, w których zbiegają się różne chemikalia, bakterie oporne na antybiotyki i patogeny, a nasze badanie pokazuje, że mikrodrobiny plastiku mogą służyć jako ich nośniki, stwarzając bezpośrednie zagrożenie dla fauny wodnej i zdrowia ludzi – dodał.
- Większość oczyszczalni ścieków nie jest zaprojektowana do usuwania mikroplastików, więc są one stale uwalniane do środowiska - dodał dr Dung Ngoc Pham z NJIT. - Naszym celem było zbadanie, czy mikrodrobiny plastiku wzbogacają bakterie oporne na antybiotyki z osadów w miejskich oczyszczalniach ścieków, a jeśli tak, to które społeczności drobnoustrojów są w to zaangażowane - dodał.
W swoich badaniach zespół zebrał próbki szlamu z trzech oczyszczalni ścieków w północnej części stanu New Jersey. Do pobranych próbek uczeni dodali dwa typy najbardziej rozpowszechnionych mikroplastików – polietylenu (PE) oraz polistyrenu (PS) – i pozwolili bakteriom się rozwijać.
Następnie uczeni wykorzystali zaawansowane techniki sekwnencjonowania, by zidentyfikować gatunki bakterii, które mają tendencję do zasiedlania i wzrostu na mikroplastikach. Przy okazji badacze przyglądnęli się zmianom genetycznym bakterii.
Analiza wykazała, że w szczególności trzy geny - sul1, sul2 i intI1 - znane jako wspomagające oporność na popularne antybiotyki - sulfonamidy, okazały się być już po trzech dniach znacznie liczniejsze na biofilmach rozwijanych na mikroplastikach niż w laboratoryjnych testach kontrolnych z użyciem biofilmów piaskowych. Kiedy zespół dodał do próbek antybiotyk, sulfametoksazol, odkrył, że wzmacnia on geny oporności na antybiotyki nawet 4,5-krotnie.
- Wcześniej myśleliśmy, że obecność antybiotyków będzie konieczna do wzmocnienia genów oporności na antybiotyki w tych bakteriach związanych z mikroplastikami, ale wydaje się, że mikroplastiki mogą w naturalny sposób pozwolić na samodzielną wymianę genów oporności. Obecność antybiotyków ma jednak znaczący efekt mnożnikowy - powiedział Pham.
Uczeni ustalili, że na drobinkach plastiku rozwinęło się osiem różnych gatunków bakterii. Spośród tych gatunków zespół zaobserwował dwa pojawiające się ludzkie patogeny związane z infekcją dróg oddechowych, Raoultella ornithinolytica i Stenotrophomonas maltophilia, często łapiące autostop na biofilmach na mikroplastiku.
Najpowszechniej występującym gatunkiem bakterii na biofilmach utworzonych na drobinach plastiku była Novosphingobium pokkalii. To prawdopodobnie inicjator tworzenia lepkiego biofilmu, który przyciąga inne patogeny. Jednocześnie badanie zespołu podkreśliło rolę genu intI1, mobilnego elementu genetycznego odpowiedzialnego głównie za umożliwienie wymiany genów oporności na antybiotyki między drobnoustrojami rozwijającymi się na mikroplastikach.
- Może nam się wydawać, że mikroplastiki do malutkie koraliki, ale bakteriom zapewniają ogromną powierzchnię. Kiedy te mikrodrobiny plastiku dostaną się do oczyszczalni ścieków i zmieszają się ze szlamem, bakterie takie jak Novosphingobium pokkalii mogą przypadkowo przylgnąć do powierzchni i wydzielać substancje podobne do kleju. Gdy inne bakterie przyczepiają się do powierzchni i rosną, mogą nawet wymieniać DNA między sobą . W ten sposób rozprzestrzeniają się geny oporności na antybiotyki - wyjaśnił Li.
- Mamy dowody na to, że bakterie rozwinęły w ten sposób oporność na inne antybiotyki, takie jak aminoglikozydy, antybiotyki beta-laktamowe i trimetoprim - dodał Pham.
Źródło: New Jersey Institute of Technology, fot. Dung Pham, Chen Wu, NJIT
