Нанопластик: невидимый союзник опасных бактерий в питьевой воде

Прямые риски для здоровья человека от потребления токсичного нанопластика уже вызывают серьезные опасения, однако недавнее исследование выявило дополнительную, скрытую угрозу. Микроскопические частицы пластика, попадая в воду, способны делать бактерии более сильными и устойчивыми к мерам обеззараживания.

Международная группа ученых под руководством Цзинцю Ляо из Политехнического университета Вирджинии обнаружила, что взаимодействие нанопластика с микробами в окружающей среде представляет косвенную опасность для людей, особенно через системы водоснабжения. «Очень важно лучше понять неблагоприятное воздействие нанопластика на здоровье человека, причем не только прямое, но и опосредованное – через окружающую среду», – отмечает Ляо, доцент кафедры гражданского и экологического строительства. По ее словам, нанопластик может способствовать выживанию патогенов, устойчивых к противомикробным препаратам, что влечет за собой риски для общественного здравоохранения.

Нанопластик – это частицы размером от одного до тысячи нанометров, невидимые невооруженным глазом. Исследователи изучили их влияние на биопленки, образующиеся в системах питьевого водоснабжения. Биопленки представляют собой сообщества бактерий, которые прикрепляются к поверхностям, например, к внутренним стенкам труб, и формируют защитный слизистый слой. В системах распределения питьевой воды такие образования могут стать источником опасности, укрывая патогенные микроорганизмы. «Когда нанопластик взаимодействует с биопленкой и находящимися в ней бактериями, он может укрепить ее, сделав более устойчивой к любым мерам, направленным на очистку воды», – поясняет Ляо.

В ходе исследования ученые установили, что при контакте с нанопластиком биопленка, состоящая, в частности, из бактерий «кишечная палочка (E. coli) и синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa)», демонстрирует несколько ответных реакций. Во-первых, бактерии начинают активнее «общаться» друг с другом и выделять вещества, которые делают биопленку толще, плотнее и прочнее. Это значительно повышает ее устойчивость к дезинфицирующим средствам и создает серьезные проблемы для систем очистки и распределения воды.

Во-вторых, нанопластик провоцирует внутренний конфликт в микробном сообществе. Активируются профаги – вирусы, чей генетический материал встроен в ДНК бактерий-хозяев. Вырываясь на свободу, они разрушают бактериальные клетки и производят множество новых вирусных частиц. В ответ бактерии задействуют свои защитные механизмы – системы CRISPR, своеобразный бактериальный иммунитет, который нацелен на уничтожение вирусов. Этот сложный процесс, спровоцированный загрязнением, меняет всю динамику микробной экосистемы.

Авторы исследования приходят к выводу, что повышенная механическая прочность биопленок и их сопротивляемость дезинфектантам могут стать серьезной проблемой для коммунальных служб. Цзинцю Ляо считает, что необходимы дальнейшие изыскания для понимания молекулярных механизмов этих процессов. Размер частиц также имеет значение: более крупные микропластики могут оказывать иное воздействие. «Наши выводы проливают свет на взаимодействие между нанопластиком и динамикой в системе „бактерия-фаг“, подчеркивая возросшие микробные риски, связанные с нанопластиком в воде», – заключила Ляо.