Микробные попутчики микропластика (аннотация)
#экология микроорганизмов #экология водной среды #морская микробиология #микропластик #микробная экология #загрязнение окружающей среды
Загрязнение микропластиком представляет собой глобальную экологическую проблему, вызывающую в последние годы все большую озабоченность.
Микропластик (МП), представляющий собой пластиковые частицы размером менее 5 мм, может попадать в водные экосистемы через промышленные или бытовые стоки и мусор и становиться устойчивой частью этих экосистем, оказывая воздействие на многочисленные водные организмы. Эти частицы служат плавающим субстратом для роста микроорганизмов и, таким образом, могут служить местом обитания и переноса многочисленных видов микроорганизмов. МП способен изменять водные микробные сообщества и распространять микроорганизмы, в том числе патогенные. Это представляет потенциальный риск для водной флоры и фауны и здоровья человека.
Несмотря на это, судьба "автостопных" микроорганизмов на МП, которые перемещаются по различным водным средам обитания, остается практически неизвестной. Тем не менее, учитывая значительное количество микропластика, выбрасываемого реками в морские системы, крайне важно понять влияние пластика пресноводного происхождения, когда он достигает морских сред обитания и объединяется с морскими сообществами. В устьях рек такое слияние сообществ река-море является особенно распространенным явлением. Объединение сообществ - это новая концепция, которая включает в себя полномасштабное смешение сообществ и окружающей их среды, но она мало изучена на таких границах, как стыки река-море.
Предыдущие исследования показывают, что низкая соленость Балтийского моря оказывает большое влияние на микроорганизмы из пресноводных рек, сдвигая конечное смешанное сообщество в сторону морского. Тем не менее, есть также свидетельства того, что речные прокариоты могут успешно расти в солоноватых условиях северной части Балтийского моря. Соленость также играет важную роль в дифференциации бактериального разнообразия и биомассы на пластиковых частицах.
Недавно было показано, что микропластик может влиять на сообщества водных микроорганизмов, изменяя их состав, способствуя рассеиванию видов и даже способствуя обмену генами между бактериями. Вредные виды водорослей (динофлагелляты) и (потенциально) патогенные бактерии (например, Vibrio spp., Escherichia spp. и Pseudomonas spp.) могут перемещаться с помощью МП, создавая концентраторы для генов резистентности к антибиотикам. МП могут даже усиливать рассеивание грибков, предоставляя им убежище или возможность расселения.
Однако исследования, направленные на изучение микроэукариот, ассоциированных с пластиком, в большинстве случаев остаются без внимания или носят лишь исследовательский характер. Таким образом, мы располагаем весьма ограниченными знаниями о микробных сообществах более широкого спектра (например, учитывающих как бактерии, так и микроэукариоты), которые образуют биопленки на микропластике. Кроме того, насколько нам известно, ни одно исследование еще не изучало систематически, как МП влияют на обмен водными микробами с точки зрения взаимодействия сообществ.
Поэтому в данном 50-дневном эксперименте мы оценили влияние МП на сообщества бактерий и микроэукариот во время смешивания пресной речной и солоноватой морской воды. Отслеживая источники микробных видов в сформировавшихся биопленках на микропластике (то есть пластисферах), мы стремились глубже понять судьбу микробов-попутчиков микропластика, пересекающих границы различных водных сред обитания, от пресноводных рек до солоноватой морской воды. Мы предположили, что при смешивании речных сообществ в солоноватой среде происходит сдвиг состава сообществ пластика в сторону морского сообщества из-за процессов отбора, вызванных экологическими условиями морской воды-реципиента. Кроме того, мы предположили, что только часть таксонов из планктонного сообщества, включающая экологически значимые (т.е. патогенные и деградирующие загрязнители) виды, образует биопленки на МП и, следовательно, рассеивается по водным биотопам.
Наши результаты показали значительное увеличение количества бактерий на пластике, включая Pseudomonas, Sphingomonas, Hyphomonas, Brevundimonas, Aquabacterium и Thalassolituus, все из которых известны своими способностями к деградации загрязняющих веществ, в частности полициклических ароматических углеводородов. Мы наблюдали тесную ассоциацию грибков, разлагающих пластик (например, Cladosporium и Plectosphaerella), и грибков Cryptomycota, также известных как Rozellomycota, с пластисферами. Морские пластисферы были колонизированы преимущественно грибками (70%), с небольшой долей микробов, перенесенных реками (1-4 %). Само присутствие МП в морской воде увеличивало относительное обилие планктонных грибков с 2 до 25%, что свидетельствует о значительных обменах между планктонными и пластисферными сообществами. Используя метод отслеживания микробных источников, мы обнаружили, что МП рассеивает в море только 3,5% и 5,5% речных бактериальных и микроэукариотических сообществ, соответственно.
Таким образом, хотя МП отбирают и способствуют рассеиванию экологически значимых микроорганизмов, резкие изменения состава в разных водных средах обитания маловероятны.
