Пластик стал оружием бактерий: в воде выросли колонии, не боящиеся антибиотиков

Микропластик стал площадкой для супербактерий в реках — британские исследователи

Микропластик давно стал глобальной угрозой, но новые данные показывают, что проблема куда серьёзнее, чем считалось раньше. Свежие исследования обнаружили: мельчайшие частицы пластмассы в природной среде быстро заселяются устойчивыми к антибиотикам бактериями. Эти микроскопические "платформы" для патогенов встречаются в водоёмах, в воздухе и даже в организмах животных. С каждым годом ситуация вызывает всё больше тревоги у экологов и научного сообщества. Об этом сообщает Наука Mail.

Как микропластик превращается в убежище супербактерий

Учёные давно наблюдают, что на поверхности микропластика формируются биоплёнки — особые микробные сообщества, которые получили название "пластисфера". Эти образования появляются очень быстро: как только частица пластика оказывается в воде, на ней начинают закрепляться бактерии, в том числе патогенные или устойчивые к противомикробным препаратам. Пластисфера становится своего рода убежищем, где микроорганизмы обмениваются генами и адаптируются к стрессовым условиям.

Исследователи обращают внимание, что распространение таких бактерий усиливается в местах, связанных с деятельностью человека: станциях очистки сточных вод, полигонах ТКО, промышленных зонах. Именно там патогенные микроорганизмы сталкиваются с антибиотиками и другими химическими веществами, повышающими вероятность появления устойчивых форм.

Чтобы изучить этот процесс подробнее, специалисты из нескольких британских научных центров провели эксперимент в условиях естественного водоёма. Им было важно понять, какие материалы сильнее всего притягивают супербактерии и как сточные воды влияют на состав микробных сообществ.

Как проходил эксперимент и что удалось обнаружить

Исследователи выбрали пять типов материалов: био-шарики, пластиковые гранулы, полистирол, дерево и стекло. Эти образцы закрепили на специальных конструкциях и разместили в разных точках реки, которые отличались уровнем антропогенной нагрузки. Такой подход позволил наблюдать, как меняются биоплёнки в зависимости от того, насколько загрязнена вода.

Через два месяца учёные собрали образцы и приступили к анализу. Результаты оказались тревожными: патогенные и устойчивые к антибиотикам бактерии были обнаружены на всех субстратах, независимо от материала или места расположения. Однако различия между образцами всё же были существенными.

Самые насыщенные биоплёнки сформировались на частицах микропластика. Там учёные нашли более 100 уникальных последовательностей генов устойчивости к антибиотикам — значительно больше, чем на дереве или стекле. Это говорит о том, что пластиковые поверхности создают благоприятные условия для закрепления и размножения бактерий.

Неожиданным стало и другое наблюдение: био-шарики, используемые для очистки сточных вод, также идеально подходят для формирования микробных сообществ, переносящих гены устойчивости. Ситуация усугублялась тем, что по мере движения воды вниз по течению некоторые патогены становились только более распространёнными — если они были связаны именно с пластиковыми биоплёнками.

Почему микропластик — идеальная основа для опасных биоплёнок

Хотя дерево и стекло тоже собирают на себе микроорганизмы, пластик обладает рядом особенностей, которые делают его особенно опасным субстратом для формирования биоплёнок:

• его поверхность создаёт микротрещины и неровности, удобные для закрепления бактерий;
• он может адсорбировать антибиотики и загрязнители, повышая вероятность образования устойчивых форм;
• он практически не разлагается, значит, служит длительной "платформой" для микросообществ;
• пластиковые частицы легко переносятся по воде, помогая патогенам мигрировать.

В результате микропластик работает как переносчик супербактерий. Он способен переходить из рек в прибрежные зоны, а затем — и в океанические экосистемы, распространяя устойчивые штаммы на большие расстояния.

Что это означает для экосистем и здоровья человека

Устойчивость к антибиотикам — одна из главных угроз XXI века. Если микропластик способствует распространению генов устойчивости в природных водоемах, это создаёт дополнительный канал передачи опасных бактерий в организмы животных и человека. Пластиковые частицы могут попадать в рыбу, моллюсков и планктон, а затем — в пищевые цепочки.

Учёные подчёркивают: ситуация требует более тщательного контроля и пересмотра подходов к очистке воды. Современные системы фильтрации не всегда справляются с микропластиком и, возможно, сами становятся местом развития устойчивых бактериальных сообществ. Городские и медицинские сточные воды вносят значительный вклад в распространение антибиотиков в окружающей среде, создавая условия для появления новых супербактерий.

Сравнение субстратов: какие материалы привлекают патогены сильнее всего

Чтобы лучше понять масштаб проблемы, полезно сравнить устойчивость разных поверхностей к формированию биоплёнок.

Полистирол и микропластик
• максимальная концентрация генов устойчивости;
• активно адсорбируют химические вещества;
• биоплёнки плотные и разнообразные.
Био-шарики
• создают наилучшие условия для закрепления бактерий;
• при использовании в очистных сооружениях могут распространять устойчивые штаммы.
Гранулы для производства пластика
• формируют биоплёнки средней плотности;
• опасность возрастает при загрязнении сточными водами.
Дерево
• формирует биоплёнки, но беднее по составу;
• меньше устойчивых патогенов.
Стекло
• минимальная плотность микробных сообществ;
• слабая адсорбция загрязнителей.

Такое сравнение показывает: именно искусственные полимеры, особенно полистирол, создают условия для наиболее опасных микробных комбинаций.

Плюсы и минусы подхода исследователей

Применение разных субстратов и анализ биоплёнок в естественных условиях дает целостную картину поведения бактерий в водной среде. Это сильная сторона исследования: учёные не ограничились лабораторными моделями, а изучали реальные процессы в реке с различным уровнем загрязнения.

Однако у подхода есть и ограничения. Эксперимент длился два месяца — для микробных сообществ это значительный срок, но для анализа долгосрочных последствий этого может быть недостаточно. Кроме того, разные реки и климатические условия могут влиять на структуру биоплёнок, поэтому необходимы дополнительные исследования в других регионах.

Несмотря на это, результаты дают важное представление о том, как микропластик способствует распространению супербактерий в природе.