Vannsaltinhold reduserer risikoen for at skadelige bakterier rir på mikroplast fra ferskvann til havet

Problem 617: En studie av bakterier på mikroplast i ni europeiske elver viser at saltinnhold fungerer som en barriere som hindrer alvorlige patogener som beveger seg over lange avstander på plastavfall. 

Mikroplast er en økende global bekymring, og mye forskning ser på transporten i miljøet og potensielle effekter på økosystemer og menneskers helse. Et aspekt ved plastavfall som kan ha helsemessige konsekvenser, er tilstedeværelsen av biofilmer – et lag med mikroorganismer som samler seg på overflaten. Når plast havner i vannforekomster, kan den transporteres over store avstander og ta med seg sitt «plastisfære»-samfunn av mikrober.  

Til tross for slike bekymringer, er det fortsatt forskningshull rundt hvordan dette mikrobielle samfunnet endrer seg med miljøstressfaktorer, når det beveger seg gjennom ferskvann til havet, og i hvilken grad patogener som potensielt er skadelige for menneskers og dyrs helse, befinner seg i vannbåren plast.  

Franske forskere la ut på et syv måneder langt oppdrag med en båt som krysset ni store europeiske elver, inkludert Seinen og Rhinen, fra havet til et punkt oppstrøms for den første tettbefolkede byen ved hver elv. De tok vannprøver på fire eller fem punkter langs en saltgradient i elvene, og tok deretter delprøver for å analysere næringsstoffer, partikler og bakteriemangfold. De samlet også inn mikroplast ved hjelp av en spesiell trålnett, og analyserte disse for å identifisere artene som finnes i plastisfæren, deres virulens og evne til å danne biofilm.  

For å utforske bakteriell kolonisering av mikroplast i de samme farvannene, plasserte en landbasert gruppe uberørt polyetylen-, polyoksymetylen- og nylonnett i sikrede sylindriske burstrukturer en måned før båten ankom, som forskerne på båten deretter samlet inn en måned senere.  

Teamet ekstraherte all mikroplast i studien ved hjelp av alkohol og flammesteriliserte tang før de umiddelbart fryste dem ned i flytende nitrogen frem til DNA-ekstraksjon, for å unngå risiko for forurensning. De utførte DNA-sekvensering av alle bakteriene som ble tatt prøver av, og brukte et infrarødt spektrometer for å analysere sammensetningen av den sorterte mikroplasten de fant. De så på bakteriesamfunn i hver elv separat, med særlig vekt på koloniseringen av potensielt skadelige arter, som de som kan forårsake giftige algeoppblomstringer, sykdom hos mennesker og sopp.  

Fra analysene sine fant forskerne at bakteriesamfunn på mikroplast var svært forskjellige sammenlignet med frittlevende bakterier og de som er festet til organiske partikler i omkringliggende vann.  

Avgjørende er det at dataene deres også avdekket distinkte samfunn av mikroplast i ferskvann og sjø, med elvemunninger som var forskjellige fra begge. Marin mikroplast hadde betydelig lavere rikdom, jevnhet og mangfold i bakteriesamfunnene sine enn de fra elver. De identifiserte potensielle patogenslekter. Aeromonas, Acidovorax, Arcobacter og Prevotella i ferskvannsprøver, men ikke i havet; mens Vibrio¹ var det dominerende patogenet i havet. De fant ingen patogenoverføring mellom de to.  

Dette beviset fremhevet det forskerne beskrev som et «sterkt selektivt press som utøves mellom ferskvanns- og marine miljøer», som representerer en grense for spredning av mikroorganismer fra ferskvann til havet som en del av plastisfæren.  

De potensielle risikoene for bakterier som sprer seg på mikroplast ble understreket av teamet som registrerte patogenet. Shewanella putrefaciens på mikroplast for første gang, utelukkende i elvevann. Selv om det er sjeldent, S. putrefaciens kan infisere mennesker og forårsake tarm-, hud- og bløtvevssykdommer. Saltbarrieren som ble identifisert i studien tyder imidlertid på at sjansen for at slike patogener reiser fra elver til havet er lav.  

Metodene som ble brukt i studien gjenvant mikroplast som vanligvis ville vært forventet i vassdrag, med polyetylen som den dominerende komponenten, som sto for 45 % av det som ble funnet, og polypropylen som den nest mest gjenvunnede, med 12 %. Forskerne fant at den kjemiske sammensetningen av polymerer ikke påvirket plastisfæresamfunnet signifikant, selv om tidligere arbeid har antydet en sammenheng.²Forskerne antydet at dette kan skyldes at disse studiene ser på langsiktig kolonisering, snarere enn å ta prøver direkte fra miljøet.  

Problemet med mikroplast som et ekstra habitat og vektor for patogenoverføring er et globalt problem å merke seg. EU takler plast- og mikroplastforurensning i ulike miljø-, kjemiske og sektorpolitikker, inkludert registrering, evaluering, godkjenning og begrensning av kjemikalier (REACH) når det gjelder syntetiske polymermikropartikler, Havstrategidirektivet og VannrammedirektivetSistnevntes jurisdiksjon over overflatevann, både i innlandet og i overgangssoner, betyr at det nye arbeidet gir relevant kunnskap om biofilmer og deres potensielle risikoer. 

Studien fyller kunnskapshull i den hittil begrensede og fragmenterte forskningen på mikrobielle samfunn på mikroplast, med tanke på ulike romlige lokasjoner. Ytterligere forskning som ser utover bakterier, men også på grupper som virus og encellede organismer, samt utforskning av tidevannsavhengige endringer, vil bidra til å informere fremtidig politikk som tar for seg plastforurensning, vannkvalitet og helse.  

Merknader 

1. Denne saltvannstolerante slekten inkluderer arten Vibrio kolerae – som forårsaker kolera – og V. parahaemolyticus – som kan forårsake gastroenteritt. 

2. For eksempel: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) Sammensetningen av bakteriesamfunn assosiert med plastbiofilm varierer mellom ulike polymerer og stadier av biofilmsuksesjon. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

Del denne artikkelen: