Ang mga microplastics sa mga ilog ay kumakalat ng mga mikrobyo na lumalaban sa antibiotic

Sa isang kamakailang pag-aaral na inilathala sa journal Nature Water, sinuri ng mga siyentipiko ang pamamahagi ng virus, mga pakikipag-ugnayan ng host, at paglipat ng mga antibiotic resistance genes (ARGs) sa microplastics gamit ang metagenomic at viome sequencing.

Ang patuloy na kontaminasyon ng microplastic ay isang katangian ng Anthropocene, na naglalagay ng mga panganib sa kapaligiran at pampublikong kalusugan sa pamamagitan ng nakakalason na leaching at direktang pagtagos sa mga biological na tisyu. Lumilikha ang microplastics ng mga kakaibang niches para sa microbial colonization at biofilm growth, na bumubuo ng isang "plastisphere" na binubuo ng magkakaibang microbial na komunidad. Ang mga ibabaw na ito ay maaaring piliing pagyamanin ang mga pathogen, na posibleng makaapekto sa paghahatid ng sakit. Sa kabila ng kanilang ubiquity, ang mga virus ay higit na hindi pinansin sa mga pag-aaral ng plastisphere, bagaman ang mga kamakailang ebidensya ay nagmumungkahi na sila ay nagpapatuloy sa microplastics at nakikipag-ugnayan sa mga bacterial host. Higit pang pananaliksik ang kailangan para lubos na maunawaan ang ekolohikal na epekto ng mga viral na komunidad at ARG transmission sa microplastics, pati na rin ang mga implikasyon ng mga ito para sa kapaligiran at kalusugan ng tao.

Noong Marso 2021, isang pag-aaral ang isinagawa sa dalawang uri ng microplastics, polyethylene (PE) at polypropylene (PP), sa Beilong River sa Guangxi Province, China. Pinili ang limang lugar sa tabi ng ilog batay sa antas ng urbanisasyon at mga katangian ng physicochemical, mula sa kanayunan hanggang sa mga urban na rehiyon. Sa bawat site, 2.0 g ng microplastics (PE at PP) at natural na mga particle (bato, kahoy, buhangin) ay nilinang sa tubig ng ilog. Ang mga microplastics ay na-disinfect ng 70% ethanol at hinugasan ng sterile na tubig, habang ang mga natural na particle ay isterilisado upang maalis ang mga orihinal na bacterial at viral na komunidad. Ang tagal ng pagpapapisa ng itlog ay batay sa mga nakaraang pag-aaral na nagpapakita ng matagumpay na pagbuo ng biofilm sa mga plastik sa loob ng 30 araw.

Kasunod ng pagpapapisa ng itlog, ang microplastics, natural na particle at mga sample ng tubig ay kinolekta at inimbak sa -20°C para sa pagsusuri. Ang mga malalaking particle at herbivores ay na-filter at ang mga konsentrasyon ng metal ay tinutukoy gamit ang inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Ang mga karagdagang katangian ng physicochemical at antas ng urbanisasyon ay sinukat.

Ang DNA ay nakuha gamit ang FastDNA Spin kit at na-sequence sa HiSeq X platform. Ang mga de-kalidad na pagbabasa ay naproseso upang mahulaan ang mga bukas na frame ng pagbabasa at alisin ang mga redundant na gene. Ang mga bacterial genome ay binuo at na-annotate gamit ang iba't ibang mga tool sa bioinformatics. Ang Viral DNA ay kinuha, pinayaman, at pinagsunod-sunod upang matukoy ang mga viral contingent at potensyal na viral cluster sa microplastics.

Gamit ang metagenomic sequencing, isang kabuuang 28,732 bacterial species ang nakilala sa mga microplastic sample mula sa Beilong River Basin. Ang nangingibabaw na phyla ay Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, at Chloroflexi, na nagkakahalaga ng 52.6% ng bacterial community. Ang kayamanan at kapantay ng mga species ay nagpakita ng walang makabuluhang pagkakaiba ayon sa site o microplastic na uri. Ang pangunahing bacterial community, na binubuo ng 25,883 species, ay umabot sa 78.4% ng kabuuang species na nakita, na may 12,284 species na karaniwan sa lahat ng sample maliban sa isang PE sample. Ang karamihan ng mga species (28,599) ay karaniwan sa PE at PP microplastics, na may 49 at 84 na species na natatangi sa PE at PP, ayon sa pagkakabanggit.

Humigit-kumulang 0.32% ng bacterial species ay potensyal na pathogens, na may 91 species na nakita sa 11 phyla. Ang nangingibabaw na mga pathogen ay Burkholderia cepacia (13.29%), Klebsiella pneumoniae (10.21%), at Pseudomonas aeruginosa (7.59%). Ang isang makabuluhang distansya-araw na epekto ay natagpuan sa pagkakatulad ng mga microbial na komunidad sa pagitan ng mga site (R2 = 0.842, P <0.001). Ang pagsusuri ng NMDS ay nagpakita ng mga pagkakaiba sa istruktura ng komunidad ng bakterya sa pagitan ng PE at PP microplastics.

Para sa mga viral na komunidad, 226,853 na bilang ang nakuha, karamihan ay mas mababa sa 1,000 kb. Nangibabaw ang Myoviridae at Siphoviridae, na nagkakahalaga ng 58.8% ng viral abundance. Ang kayamanan ng viral at pagkapantay-pantay ay hindi gaanong nagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng microplastic. Ang mga bilang ng viral ay inuri sa 501 genera, kung saan 364 ay karaniwan sa PE at PP. Ang isang makabuluhang epekto ng distansya-araw ay natagpuan sa mga viral na komunidad sa pagitan ng mga site. Ang pagsusuri ng NMDS ay nagpakita ng mga pagkakaiba sa mga viral na komunidad sa pagitan ng PE at PP microplastics.

Ang isang anotasyon ng mga functional genes ng bacterial at viral sequence sa microplastics ay isinagawa gamit ang iba't ibang database. Karamihan sa mga viral gene ay hindi naiuri o hindi maganda ang katangian, ang ilan sa mga ito ay nauugnay sa pagproseso ng genetic na impormasyon at mga proseso ng cellular. Ang mga bacterial functional genes ay hindi rin naiuri, ang ilan sa mga ito ay nauugnay sa mga metabolic pathway at biosynthesis. Ang mga metal resistance genes (MRGs) at ARG ay natagpuan sa mga pagkakasunud-sunod ng viral at bacterial, ang pinakakaraniwan ay ang paglaban sa Cu, Zn, As at Fe.

Pangunahing naka-encode ang mga bacterial ARG ng paglaban sa maraming gamot, macrolides, lincosamides, at streptogramins (MLS), at tetracycline, habang kasama sa mga viral ARG ang mga gene ng resistensya sa trimethoprim, tetracycline, at MLS. Ang pahalang na paglipat ng mga ARG at MRG ay na-obserbahan sa pagitan ng mga virus at kanilang mga bacterial host, na nagpapahiwatig ng potensyal na genetic exchange na nagpo-promote ng microplastics.

Natuklasan ng pag-aaral ang mga pagkakaiba sa bacterial at viral na komunidad na nagko-kolonya ng microplastics kumpara sa mga natural na particle sa Beilun River. Bagama't nanatiling magkatulad ang pagkakaiba-iba sa mga site, ang uri ng microplastic ay nakaimpluwensya sa komposisyon ng komunidad. Mahalaga, natukoy ng mga mananaliksik ang mga potensyal na pathogen at ARG na nauugnay sa bakterya at mga virus sa microplastics. Naobserbahan nila ang katibayan ng pahalang na paglipat ng gene sa pagitan ng mga virus at bakterya, na nagmumungkahi na ang microplastics ay maaaring mag-ambag sa pagkalat ng antimicrobial resistance sa aquatic environment. Itinatampok ng mga natuklasang ito ang mga potensyal na panganib sa kapaligiran at pampublikong kalusugan na nauugnay sa microplastic na polusyon.