Микробы, которые переваривают пластик, также могут подпитывать устойчивость к антибиотикам

Пластик дешевый, универсален и используется почти везде, от упаковки и текстиля до медикаментозных материалов. Но в отличие от натуральных материалов, Пластик не просто разрушается; Вместо этого он разбивается на более мелкие фрагменты, называемые микропластиками (<5 мм) и нанопластиками (<1 мкм).

Эти частицы сохраняются в течение десятилетий или дольше, накапливаются в водоемах и привлекают другие загрязнители, такие как тяжелые металлы, антибиотики и токсичные химические вещества. Они обеспечивают липкие поверхности, где процветают бактерии, а недавние исследования показывают, что такие поверхности могут даже размещать микробы, несущие гены устойчивости к антибиотикам (ARG). Это повышает опасения, что пластиковые отходы могут не только задушить экосистемы, но также помогают распространять устойчивость к антимикробным препаратам (AMR).

Биодеградация предлагает потенциальный путь вперед. Некоторые микробы продуцируют ферменты, способные дезинтегрировать сильные химические связи в пластиковых полимерах. Известный пример – Petase, обнаруженная в Ideonella sakaiensisкоторый может разлагать полиэтилентерефталат (ПЭТ), общий пластик, используемый в бутылках. Тем не менее, несмотря на такие захватывающие открытия, природные микробные сообщества с этой способностью остаются плохо изученными, особенно в условиях, где пластическое загрязнение является постоянным и интенсивным.

Сундарбаны, простирающиеся через Индию и Бангладеш, являются одной из таких сред. Это крупнейший в мире мангровый лес, который каждый день получает около трех миллиардов микропластичных частиц через реки, которые питаются в Бенгальском заливе. При таком тяжелом воздействии микробы в этой экосистеме могли развивать новые способы обработки пластиковых отходов. В то же время, поскольку микропластики могут нести антибиотики и металлы, одни и те же микробы могут также получать признаки устойчивости.

Эта двуличная возможность-пластиковая распада плюс сопротивление-лежит в основе новой работы ученых из Индийского института научного образования и исследований (Iiser), Калькутта. Опубликовано в Письма микробиологии FEMSЭто показывает, что плавающее бактериальное сообщество в Сундарбанах обладает генетическими инструментами для разложения пластмасс и что эти инструменты также связаны с генами для AMR и металлического сопротивления.

Ученые собирали один литр поверхностных вод каждый месяц в течение почти года (2020-2021) с места в устье устья Муриганга, ветви сундарбанов. Образцы воды фильтровали для захвата микробных клеток, и ДНК из этих микробов была извлечена. Используя метод, называемый метагеномным секвенированием, исследователи читают генетический материал всего микробного сообщества.

Затем они сравнили последовательности ДНК с специализированными базами данных. PlasticDB использовался для идентификации генов, разлагающих пластиковые фермента (PDE), в то время как другие ресурсы помогли обнаружить ARG, гены устойчивости к металлу (MRG) и мобильные генетические элементы-кусочки ДНК, которые позволяют генам перемещаться между микробами.

Анализ выявил впечатляющие 838 ударов для ферментов, разлагающих пластик, представляющие способность действовать на 17 различных пластиковых полимерах. Большинство попаданий (73%) целевых синтетических пластмасс, таких как полиэтиленгликоль (PEG), полилактевая кислота, ПЭТ и нейлон, в то время как остальные нацелены на природные полимеры, такие как полигидроксиалканоаты. Единственным наиболее распространенным набором ферментов были те, которые разбивают ПЭГ, что указывает на сильный вход загрязнения биомедицинских и промышленных источников.

PDE были более распространены во время муссона. «HPB отражает возникновение PDE и ARG за сезон», – биолог Иизера Колькутта и соавтор исследования PunyAsloke Bhadury сказал, что это связано с тем, что «поток пресной воды от внутреннего побережья во время муссонов приносит питательные вещества, бактерии и другие материалы, включая микропластики».

Важно, однако, исследование показало, что микробы, несущие ПД, также часто несут гены устойчивости. Гены устойчивости к цинкам и устойчивости к аминогликозидным антибиотикам были особенно распространены среди пластиковых деградеров. Анализ сети совместного появления выявил прочные связи между PDE, ARG и MRG, намекая на то, что такое же селективное давление-пластиковые добавки, металлы и загрязняющие вещества-формируют микробную адаптацию.

Результаты рисуют сложную картину. С одной стороны, открытие такого разнообразного и обильного набора энзим, разлагающих пластик, является многообещающим. Это показывает, что микробное сообщество Sundarbans уже адаптировалось для решения поток пластиковых отходов, что потенциально предлагает естественные решения одной из самых насущных экологических проблем в мире.

С другой стороны, те самые микробы, способные разрушать пластмассы, также являются резервуарами генов устойчивости к антибиотикам и металлам. Если такие микробы были намеренно высвобождены или обогащены в естественных условиях, они могут способствовать распространению признаков сопротивления, подрывая усилия по контролю AMR. Фактически, сами пластики могут служить в качестве очага, где гены устойчивости накапливаются и распространяются между микробами посредством горизонтального переноса генов. Это делает нанесение пластиковых микробов более сложным, чем впервые.

«Изменение климата может потенциально ускорить передачу ARG среди бактерий, что в конечном итоге может оказаться у людей», – сказал Бхадери. «Это может иметь последствия для одного здоровья и общественного здравоохранения в целом».

Мадхурима Паттанайак – независимый писатель и журналист.

Опубликовано – 31 августа 2025 г. 05:00