Опасности современной инфраструктуры иногда оказываются скрытыми там, где их меньше всего ожидают. Очистные сооружения, призванные защищать окружающую среду и здоровье людей, могут одновременно становиться площадкой для сложных и потенциально рискованных биологических процессов. Новое научное исследование показало, что вирусы в сточных водах играют куда более значимую роль, чем предполагалось ранее. Об этом сообщает Газета. Ру.
Очистные станции традиционно рассматриваются как барьер между загрязненной водой и природными экосистемами. Основное внимание в системе контроля качества всегда уделялось бактериям и химическим примесям. Однако ученые, изучившие вирусные сообщества на крупных очистных сооружениях в Китае и Сингапуре, пришли к выводу, что вирусы остаются активными участниками процессов очистки.
Исследование, опубликованное в журнале Biocontaminant, показало, что вирусы не просто присутствуют в сточных водах, а сохраняются на всех этапах обработки и активно взаимодействуют с микробным сообществом. Подобные взаимодействия уже привлекали внимание ученых при изучении механизмов бактериальной защиты, включая случаи, когда клетки запускают саморазрушение ради остановки вирусов.
Ученые проанализировали образцы сточных вод на всем пути — от поступления на станцию до выхода уже очищенной воды. В общей сложности было выявлено 99 семейств вирусов. Особенно примечательно, что представители семейств Peduoviridae и Casjensviridae стабильно фиксировались на всех стадиях очистки, включая финальный сток.
Такая устойчивость указывает на способность этих вирусов выживать при существующих методах обработки воды. Это ставит вопрос о том, насколько эффективны текущие технологии в отношении вирусных частиц и связанных с ними рисков.
Для оценки качества очистки обычно используются бактериальные показатели, в том числе Escherichia coli. Однако результаты исследования показали, что поведение E. coli слабо коррелирует с динамикой вирусных сообществ. Иными словами, снижение бактериальных показателей не означает автоматического снижения вирусной нагрузки.
Гораздо более тесная связь была выявлена между доминирующими вирусами и бактериями Pseudomonas aeruginosa и Aeromonas caviae, которые относятся к условно-патогенным микроорганизмам. Аналогичные сложности в выявлении скрытых биологических угроз ранее отмечались и в других средах, например при анализе инфекций пчёл по составу мёда, который используется как инструмент мониторинга патогенов.
Дополнительный анализ показал, что многие вирусы несут вспомогательные метаболические гены. Эти гены способны менять обмен веществ у бактерий-хозяев и участвовать в расщеплении углеводов, ксенобиотиков и других загрязнителей. В ряде случаев это может даже повышать эффективность очистки воды.
Однако есть и обратная сторона. Некоторые вирусные гены потенциально усиливают конкурентоспособность бактерий, обладающих устойчивостью к антибиотикам. С применением методов машинного обучения ученые выяснили, что большинство вирусов ориентированы на бактерии из типа Pseudomonadota, куда входят многие мультирезистентные патогены.
В результате очистные сооружения могут становиться своеобразными центрами микробной эволюции еще до того, как вода возвращается в природную среду. Это подчеркивает важность более комплексного и осторожного подхода к биологической безопасности систем очистки сточных вод.