Vattensalthalt minskar risken för att skadliga bakterier rider på mikroplaster från sötvatten till havet

Problem 617: En studie av bakterier på mikroplaster i nio europeiska floder visar att salthalt fungerar som en barriär som hindrar allvarliga patogener från att färdas långa sträckor på plastavfall. 

Mikroplaster är ett växande globalt problem, och mycket forskning undersöker deras transport i miljön och potentiella effekter på ekosystem och människors hälsa. En aspekt av plastavfall som kan ha hälsokonsekvenser är förekomsten av biofilmer – ett lager av mikroorganismer som samlas på deras yta. När plast hamnar i vattendrag kan de transporteras över stora avstånd och ta med sig sitt "plastisfäriska" mikrobsamhälle.  

Trots sådana farhågor kvarstår forskningsluckor kring hur detta mikrobiella samhälle förändras med miljöstressorer, när det rör sig genom sötvatten till havet, och i vilken utsträckning patogener som potentiellt är skadliga för människors och djurs hälsa finns i vattenburen plast.  

Franska forskare påbörjade ett sju månader långt uppdrag på en båt som korsade nio stora europeiska floder, inklusive Seine och Rhen, från havet till en punkt uppströms den första tätbefolkade staden vid varje flod. De tog vattenprover vid fyra eller fem punkter längs en salthaltsgradient i floderna och tog sedan delprover för att analysera näringsämnen, partiklar och bakteriell mångfald. De samlade också in mikroplaster med hjälp av en speciell trålnät och analyserade dessa för att identifiera de arter som finns i plastisfären, deras virulens och förmåga att bilda biofilmer.  

För att undersöka den bakteriella koloniseringen av mikroplaster i samma vatten, en månad före båtens ankomst, placerade en landbaserad grupp obehandlat polyeten-, polyoxymetylen- och nylonnät i säkrade cylindriska burstrukturer, som forskarna ombord sedan samlade in en månad senare.  

Teamet extraherade alla mikroplaster i studien med hjälp av alkohol och flamsteriliserad pincett innan de omedelbart frystes in i flytande kväve fram till DNA-extraktion för att undvika risk för kontaminering. De utförde DNA-sekvensering av alla bakterier som samlades in och använde en infraröd spektrometer för att analysera sammansättningen av de sorterade mikroplaster som de återfann. De tittade på bakteriesamhällen i varje flod separat, med särskild uppmärksamhet på koloniseringen av potentiellt skadliga arter som de som kan orsaka giftiga algblomningar, sjukdomar hos människor och svampar.  

Utifrån sina analyser fann forskarna att bakteriesamhällen på mikroplaster var mycket olika jämfört med frittlevande bakterier och de som är fästa vid organiska partiklar i omgivande vatten.  

Avgörande var att deras data också avslöjade distinkta samhällen av mikroplaster i sötvatten och hav, med flodmynningar som skilde sig från båda. Marina mikroplaster hade betydligt lägre rikedom, jämnhet och mångfald i sina bakteriesamhällen än de från floder. De identifierade de potentiella patogensläkten. Aeromonas, Acidovorax, Arcobacter och Prevotella i sötvattensprover, men inte i havet; medan Vibrio¹ var den dominerande patogenen i havet. De fann ingen patogenöverföring mellan de två.  

Dessa bevis belyste vad forskarna beskrev som ett "starkt selektivt tryck som utövas mellan sötvatten- och marina miljöer", vilket representerar en gräns för spridningen av mikroorganismer från sötvatten till havet som en del av plastisfären.  

De potentiella riskerna med att bakterier sprids på mikroplaster underströks av teamet som registrerade patogenen. Shewanella putrefaciens på mikroplaster för första gången, exklusivt i flodvatten. Även om det är sällsynt, S. förruttnelse kan infektera människor och orsaka sjukdomar i tarm, hud och mjukdelar. Saltbarriären som identifierades i studien tyder dock på att risken för att sådana patogener sprids från floder till havet är låg.  

De metoder som användes i studien återfann mikroplaster som vanligtvis förväntas i vattendrag, med polyeten som den dominerande komponenten, som stod för 45 % av det som hittades, och polypropen som den näst mest återvunna, med 12 %. Forskarna fann att polymerernas kemiska sammansättning inte signifikant påverkade plastisfärsamhället, även om tidigare arbete har föreslagit ett samband.²Forskarna föreslog att detta kan bero på att studierna tittar på långsiktig kolonisering, snarare än att ta prover direkt från miljön.  

Problemet med mikroplaster som ytterligare livsmiljö och vektor för patogenöverföring är en global fråga av betydelse. Europeiska unionen tar itu med plast- och mikroplastföroreningar i olika miljö-, kemikalie- och sektorspolitiker, inklusive registrering, utvärdering, godkännande och begränsning av kemikalier (REACH) vad gäller syntetiska polymermikropartiklar, Marin strategi direktiv och Ramdirektivet om vattenDen senares jurisdiktion över ytvatten, både inlands och i övergångszoner, innebär att det nya arbetet ger relevant kunskap om biofilmer och deras potentiella risker. 

Studien fyller kunskapsluckor i den hittills begränsade och fragmenterade forskningen om mikrobiella samhällen på mikroplaster, med beaktande av olika geografiska platser. Ytterligare forskning som tittar bortom bakterier, på grupper som virus och encelliga organismer, samt undersökningar av tidvattenberoende förändringar, skulle bidra till att ytterligare informera framtida policyer som rör plastföroreningar, vattenkvalitet och hälsa.  

Anmärkningar 

1. Detta saltvattentoleranta släkte inkluderar arten Vibrio cholerae – vilket orsakar kolera – och V. parahaemolyticus – vilket kan orsaka gastroenterit. 

2. Till exempel: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) Sammansättningen av bakteriesamhällen associerade med plastbiofilmer skiljer sig åt mellan olika polymerer och stadier av biofilmsuccession. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

Dela den här artikeln: