Как состаренный, так и свежий полиэтилен в речной воде становится субстратом, на котором успешно развиваются микроорганизмы с генами антимикробной резистентности. На биопленках на поверхности пластика встречается до 93 процентов таких генов и до 77 процентов генов множественной лекарственной устойчивости от их общего количества в водной экосистеме. В особенно больших количествах на полиэтилене развиваются патогенные Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Microbiome.
Пластик, попадающий в водоемы, становится субстратом для обрастания живыми организмами. Большой проблемой для общественного здравоохранения стало широкое распространение в пластисфере — новой пластиковой оболочке планеты, которая стала средой обитания для целых сообществ микроорганизмов, — антимикробной резистентности. Она может стать причиной более частого и неконтролируемого распространения инфекций. При этом большая часть исследований пластисферы посвящена морским экосистемам, хотя главным источником поступления пластика в моря являются реки.
Ученые под руководством Винко Заджеловича (Vinko Zadjelovic) из Уорикского университета исследовали влияние микропластикового загрязнение на антибиотикорезистентность патогенных бактерий в речной воде. Для этого они провели эксперимент, в течение недели инкубируя обычные и искусственно состаренные квадратные полоски из полиэтилена низкой плотности, а также контрольные полоски из дерева на раме из поливинилхлорида в речной воде. Для проведения эксперимента был выбран участок реки Соу в Уорикшире на километр ниже по течению от станции очистки сточных вод. После инкубирования образцы извлекали, экстрагировали с их поверхности ДНК и проводили метагеномное секвенирование.
На пластиковых и деревянных субстратах за неделю сформировались биопленки — микробные сообщества. Авторы исследования собрали из них 215 геномов и связали гены антимикробной резистентности с их обладателями. Альфа-разнообразие микроорганизмов на пластиковых пленках было значительно выше, чем в окружающей их воде (ANOVA p ≤ 0,05). Наиболее высоким оно было в свеженарезанных кусочках полиэтилена. Авторы объяснили это тем, что состаренный пластик менее гидрофобный и способен выделять в окружающую среду фильтраты.
Встречаемость генов антимикробной резистентности была значительно ниже в планктонном сообществе окружающих вод, чем на любой из биопленок (ANOVA p ≤ 0,05). Из 226 подтипов таких генов на обычных и состаренных пластиковых пленках встречались 212 и 209 соответственно. Кроме того, на пластике было обнаружено до 77 процентов от общего количестве генов множественной лекарственной устойчивости (в воде — 27 процентов). Эти гены придавали своим обладателям устойчивость к макролидам-линкозамидам-стрептограминам, рифамицину, сульфонамидам, дезинфицирующим средствам и гликопептидам. При этом микробиомы на состаренном полиэтилене были специфически обогащены генами устойчивости к триклозану, фениколу и диаминопиримидину.
Из патогенных микроорганизмах в больших, чем в окружающей воде количествах, на пленках встречались Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка — распространенный возбудитель внутрибольничный инфекций) и Acinetobacter (одни из наиболее опасных для человека бактерий, вызывающие менингиты и септицемии, которые обладают сильной резистентностью к ныне существующим антибиотикам). Напротив, бактерии рода Escherichia (в том числе кишечная палочка) на полосках приживались хуже, чем в воде.
Повлиять на устойчивость бактерий могут не только загрязнение воды, но и загрязнение воздуха. Недавно ученые выяснили, что рост концентрации твердых частиц PM2.5 статистически значимо связан с устойчивостью патогенов к антибактериальным препаратам. Со временем эта корреляция усиливалась, и теперь ее связывают с почти полумиллионом избыточных смертей.