Wpływ mikroplastiku na ilość bakteriofagów w środowisku wodnym zbadali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. Z ich ustaleń jasno wynika, że rosnące zanieczyszczenie środowiska mikroplastikami może mieć dramatyczny wpływ na globalne ekosystemy.
Wyobrażenie sobie świata bez produktów na bazie tworzyw sztucznych stanowi niemałe wyzwanie. Syntetyczne materiały używane są na co dzień w każdej sferze życia: od ubrań, przez opakowania na żywność i leków, aż po materiały stosowane w budownictwie. Ze względu na swoją funkcjonalność stanowią nieodzowną część życia.
Tworzywa sztuczne są lekkie, łatwe w ukształtowaniu, odporne na warunki środowiskowe i znacznie tańsze niż wiele innych materiałów, co czyni je tak popularnymi. Jednak nie są one przyjazne dla zdrowia i środowiska. Przedostając się do zbiorników wodnych, materiały syntetyczne łatwo ulegają mechanicznemu rozdrobnieniu na coraz to mniejsze kawałki. Mogą również ulegać degradacji pod wpływem promieniowania UV, degradacji chemicznej, a nawet biodegradacji. Z tego powodu małe cząstki tworzyw sztucznych bardzo długo pływają w zbiornikach wodnych i się w nich gromadzą. Mikroplastik o średnicy poniżej 5 mm lub mniejsze kawałki, takie jak nanoplastik, są wszędzie, nawet w wodzie pitnej czy mleku ssaków. Po przedostaniu się do środowiska stanowi poważny problem dla systemów wodnych, takich jak jeziora, rzeki, morza, a nawet oceany, gdzie powoli się rozkłada, uwalniając wiele szkodliwych związków. Ich lista jest dość długa, począwszy od plastyfikatorów, pigmentów, po jony metali ciężkich, co w efekcie może powodować wiele zaburzeń lub chorób. Co więcej, powierzchnia mikroplastiku adsorbuje różne związki organiczne, pełniąc funkcję m.in. magazynu pokarmu dla wielu drobnoustrojów, a to prowadzi do zachwiania równowagi między poszczególnymi grupami mikroorganizmów tworzących biofilm.
Zespół naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, pod kierunkiem prof. Jana Paczesnego, wykazał wpływ mikroplastików na różne typy bakteriofagów w środowisku wodnym. W swojej pracy uczeni wykorzystali dwanaście różnych rodzajów powszechnie stosowanych polimerów, np. poliwęglan (PC), polietylen (PE), poli(metakrylan metylu) (PMMA), polipropylen (PP) itd., które poddano rozdrobnieniu, a następnie wykorzystano jako mikroplastik.
W naszych badaniach wybraliśmy powszechnie stosowane polimery, aby odzwierciedlić mikroplastik w środowisku. Próbki polimerów przygotowaliśmy poprzez mechaniczne rozdrabnianie większych kawałków ogólnodostępnych i sosowanych w przemyśle tworzyw sztucznych – opisuje prof. Paczesny.
W badaniach, których wyniki opublikowało czasopismo Journal of Environmental Quality, wykazano korelacje między wzrostem liczby bakteriofagów na powierzchni mikroplastiku a obecnością poszczególnych związków wypływających w środowisku wodnym z tworzy sztucznych. Co ciekawe, zwiększenie liczby fagów na powierzchni mikroplastiku może być spowodowane przez dwa procesy. Pierwszy dotyczy obecności wyciekających z polimerów związków, które mogą dezaktywować nawet 50% fagów. Drugi z kolei koreluje z rozmiarami materiałów polimerowych, gdzie kluczową rolę odgrywa generowanie nano- i submikrocząstek, prowadząc do adsorpcji fagów.
Wpływ substancji wypływających z polimerów na fagi badaliśmy w buforze zawierającym mikroplastik. Badania prowadzone były na odpowiednich płytkach po czym zastosowaliśmy klasyczny model regresji liniowej, aby sprawdzić, które parametry fizykochemiczne (przetestowano 65 zmiennych) wpływają na ilość fagów w próbkach – tłumaczy badacz z IChF PAN.
Bakteriofagi każdego dnia niszczą nawet do 40% biomasy bakteryjnej. Odgrywają istotną rolę w utrzymaniu homeostazy kultur bakterii we wszystkich środowiskach, od oceanu po ścieki. Gdy mikroplastik dostanie się do środowiska, na jego powierzchni znajduje się warstwa biofilmu, która wpływa na kolonizację mikroorganizmów. Transportowane przez mikroplastiki różne szczepy bakterii mogą rozrastać się w sposób niekontrolowany. W efekcie mogą wpływać na ekosystemy w niektórych strefach wodnych bez kontroli fagów atakujących nie tylko zwierzęta, ale także ludzi. Co to oznacza w praktyce? Prof. Paczesny wyjaśnia to na przykładzie owoców morza.
Mikroplastik, docierając do przewodu pokarmowego ryb i innych zwierząt, zaburza florę bakteryjną jelit, a także gromadzi się w innych tkankach. Dlatego, gdy spożywamy mikroplastik, przedostaje się on do naszego układu pokarmowego, a wraz ze zmniejszeniem się rozmiaru kawałków polimeru mogą one również gromadzić się w organizmie, co prowadzi do poważnych problemów zdrowotnych. Stąd obserwowany spadek liczby fagów na powierzchni mikroplastiku może wpływać na cały łańcuch pokarmowy – przekonuje badacz.
Z ustaleń naukowców z IChF PAN jasno wynika, że rosnące zanieczyszczenie środowiska mikroplastikami może mieć dramatyczny wpływ na globalne ekosystemy. Konieczne jest więc ograniczenie ilości tworzyw sztucznych w codziennym życiu!
Magdalena Osiał, źródło: IChF PAN