Микропластик в почве может привести к появлению устойчивых к лекарствам бактерий
Как и любая другая отрасль, современное сельское хозяйство в значительной степени зависит от пластмасс. Подумайте о пластиковой мульче, покрывающей грядки с овощами, о трубах из ПВХ, отводящих воду с полей, о полиэтилене, закрывающем высокие туннели, а также о пластиковой упаковке семян, удобрений и гербицидов, и это лишь некоторые из них. В новой обзорной статье исследователи Университета Иллинойса Урбана-Шампейн говорят, что этот пластик в настоящее время широко распространен в сельскохозяйственных почвах в виде микропластика и нанопластика.
Это не обязательно ново, иикропластик был обнаружен почти во всех экосистемах и организмах на Земле. По мнению исследователей Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES), микро- и нанопластики в сельскохозяйственных почвах могут способствовать появлению бактерий, устойчивых к антибиотикам, которые уже готовы попасть в наши продукты питания.
«Пластик сам по себе, возможно, не очень токсичен, но он может действовать как вектор передачи патогенных и устойчивых к противомикробным препаратам бактерий в пищевую цепь», — сказал автор исследования Джаяшри Нат, постдокторант кафедры пищевых наук и питания человека в ACES. «Это явление не очень хорошо известно людям, поэтому мы хотели повысить осведомленность».
Если связь между микропластиком и устойчивостью к антибиотикам не столь очевидна, вот как она работает. Во-первых, пластик является отличным адсорбентом. Это означает, что химические вещества и микроскопические организмы любят прилипать к пластику. Химические вещества, которые обычно быстро перемещаются через почву (например, пестициды и тяжелые металлы), вместо этого задерживаются и концентрируются при контакте с пластиком. Точно так же бактерии и другие микроорганизмы, которые естественным образом встречаются в почве, преимущественно собираются на стабильных поверхностях микропластика, образуя так называемые биопленки.
Когда бактерии сталкиваются с необычными химическими веществами на своей новой родине, они активируют гены реакции на стресс, которые случайно помогают им противостоять и другим химическим веществам, включая иногда антибиотики. А когда группы бактерий прикрепляются к одной и той же поверхности, они имеют привычку делиться этими генами посредством процесса, называемого горизонтальным переносом генов. Нанопластики, которые могут проникать в бактериальные клетки, вызывают другой вид стресса, но этот стресс может иметь тот же результат.
«Бактерии развивали генетические механизмы, позволяющие справляться со стрессом, на протяжении миллионов лет. Пластик — это новый материал, который бактерии никогда не видели в природе, поэтому теперь они используют наборы генетических инструментов, чтобы справиться с этим стрессом», — сказал соавтор Пратик Банерджи , доцент FSHN и специалист по развитию штата Иллинойс. «Мы также показали, что бактерии могут стать более вирулентными в присутствии пластика, а также стать более устойчивыми к противомикробным препаратам».
Перенос генов между бактериями на микропластике был задокументирован и в других средах, особенно в воде. Пока это явление в сельскохозяйственных почвах является лишь гипотетическим, но это не значит, что этого не происходит. Нэт и Банерджи в настоящее время проводят лабораторные исследования для документирования переноса генов.
«Почва — недостаточно исследованная область в этой области», — сказал Банерджи. «Мы обязаны понять, что происходит в почве, потому что мы подозреваем и опасаемся, что ситуация в почве может быть еще хуже, чем в воде.
«Одна из технических проблем заключается в том, что почва является очень сложной средой для вылова микропластика. Вода — это так просто, потому что вы можете просто отфильтровать микропластик», — добавил Банерджи. «Но мы добились хороших успехов благодаря Джаяшри и нашему сотрудничеству с Центром устойчивых технологий штата Иллинойс ».
Авторы отмечают, что многие патогены пищевого происхождения попадают в продукты из своего родного дома в почве, но нанопластики и устойчивые к антибиотикам бактерии могут быть достаточно маленькими, чтобы проникать в корни и ткани растений, где их невозможно смыть. Хотя нанопластики были зарегистрированы в сельскохозяйственных культурах и на них, область исследований все еще нова, и неизвестно, как часто это происходит. Исследовательская группа Банерджи планирует заняться и этим вопросом.
В конечном счете, микропластик никуда не денется. Ведь они сохраняются в окружающей среде веками и дольше. Авторы говорят, что пришло время понять их влияние на почву и нашу продовольственную систему, повысить осведомленность и продвигать биоразлагаемые альтернативы пластику.
Исследование «Взаимодействие микробов с микропластиком и нанопластиками в агроэкосистемах – влияние на резистентность к противомикробным препаратам» опубликовано в журнале Pathogens [DOI: 10.3390/pathogens12070888 ]. Среди авторов Джаяшри Натх, Джайита Де, Шантану Сур и Пратик Банерджи. Исследование было поддержано Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.
Источник: Университет Иллинойса Урбана-Шампейн
