Materijali na bazi polimera su skoro svuda, dosežu čak i najdublje regione okeana, a njihova globalna proizvodnja nadmašuje recikliranje, što dovodi do stvaranja ogromnih količina zagađenja vode mikroplastikom. Ove sitne polimerne čestice ne samo da oslobađaju hemikalije već i smanjuju broj bakteriofaga.
Nedavno su istraživači sa Instituta za fizičku hemiju Poljske akademije nauka, predvođeni prof. Janom Pačesnijem, istraživali ovu oblast, pokazujući razmere problema. U svom radu proučavali su efekte mikroplastike na infektivnost bakteriofaga u vodenoj sredini.
Izazov je zamisliti svet bez proizvoda na bazi plastike. Sintetički materijali se koriste u svim oblastima života, od tekstila, ambalaže za hranu i farmacije, do materijala koji se koriste u građevinskoj industriji. Oni su neizostavni deo života zbog svoje multifunkcionalnosti. Plastika je lagana, lako se oblikuje, otporna je na uslove okoline i jeftinija je od mnogih drugih sintetičkih materijala, što ih čini tako popularnim.
Međutim, oni nisu nužno prijateljski nastrojeni prema zdravlju i životnoj sredini, posebno kada se plastične čestice smanjuju. Dolazeći do rezervoara za vodu, sintetički materijali se lako mehanički usitnjavaju na još manje komade. Takođe se mogu podvrgnuti degradaciji pod UV zračenjem, hemijskoj degradaciji ili čak biorazgradnji, tako da male plastične čestice teku u vodenim rezervoarima veoma dugo. Takva mikroplastika prečnika ispod 5 mm ili manji komadi poput nanoplastike (čak milion puta manja od mikroplastike) nalaze se svuda, čak i u vodi iz slavine ili mleku sisara.
Kada ove sitne plastične čestice dođu u životnu sredinu, one postaju ozbiljan problem za vodene sisteme poput jezera, reka, mora, pa čak i okeana, gde se polako razgrađuju, oslobađajući mnoge štetne hemikalije. Nažalost, lista njih je prilično duga, počevši od plastifikatora, pigmenata i usporivača plamena do čak i jona teških metala koji mogu izazvati mnoge poremećaje ili bolesti. Štaviše, površina mikroplastike adsorbuje organska jedinjenja koja služe kao skladište hrane za mikrobne biofilmove, što dovodi do neravnoteže između određenih grupa mikroorganizama koji formiraju biofilmove, uključujući bakteriofage.
Ovde počinje naučna priča. Nedavno je tim prof. Jana Pačesnog sa Instituta za fizičku hemiju Poljske akademije nauka demonstrirao efekte različitih mikroplastika na različite vrste bakteriofaga u vodenim medijima. U svom radu naučnici su koristili dvanaest različitih tipova najčešće korišćenih polimera, na primer, polikarbonat (PC), polietilen (PE), PET, poli(metil metakrilat) (PMMA), polipropilen (PP) itd., isecali ih na sitne komade. , i koristio ih kao izvore za sve pripremljene materijale.
„Razumno smo izabrali polimere industrijskog kvaliteta da bi odražavali stvarne izvore mikroplastike u okruženju. Pripremili smo uzorke polimera mehanički drobeći veće komade plastike komercijalnog kvaliteta. Ovaj proces simulira kako se plastični fragmenti stvaraju u okruženju“, kaže prof. Jan Paczesni.
Zvuči lako, zar ne? U stvari, eksperiment je mnogo komplikovaniji za simulaciju prirodnih uslova sredine. Pored mnogih karakteristika koje utiču na eksperiment, važnu ulogu igraju i uobičajene procedne vode koje se koriste kao polimerni aditivi. Istraživači su otkrili korelaciju između smanjenja bakteriofaga na površini mikroplastike i prisustva određenih procednih voda.
Zanimljivo je da smanjenje broja faga na površini mikroplastike može proći kroz dva različita mehanizma. Prvi se odnosi na prisustvo procednih voda koje mogu da deaktiviraju čak 50% faga. Drugi je u korelaciji sa određenim veličinama polimernih materijala, gde stvaranje nano- i sub-mikročestica igra ključnu ulogu, a adsorpcija dovodi do uklanjanja faga.
Prof. Paczesni kaže: „Efekat izluživanja je meren nakon izlaganja faga ne samim česticama, već puferu prethodno inkubiranom sa mikroplastikom. Metoda brojanja plakova sa dvostrukim slojem korišćena je za procenu titra faga. Koristili smo klasični model linearne regresije da bismo proverite koji fizičko-hemijski parametri (testirano je 65 varijabli) upravljaju smanjenjem titra faga.“
Istraživačka studija se fokusira na korelaciju između broja faga i fizičko-hemijskih svojstava mikroplastike kao uvod u široko polje ekotoksikoloških studija. Kako samo svakodnevno, bakteriofagi završavaju do 40% bakterijske biomase, oni igraju vitalnu ulogu u održavanju homeostaze u bakterijskoj zajednici u svim sredinama, od Big Blue do otpadnih voda. Jednom kada mikroplastika uđe u okolinu, na njenoj površini se nalazi sloj biofilma, koji je podsticaj za kolonizaciju mikroorganizama, i tu je problem.
Prenošeni kroz mikroplastiku, mnogi sojevi bakterija mogu se nekontrolisano kolonizirati. Kao efekat, oni mogu uticati na ekosisteme u određenim vodenim zonama bez kontrole faga, utičući ne samo na životinje već i na ljude. Šta to znači u praksi? Hajde da pogledamo morske plodove. Mikroplastika dospeva u digestivni trakt riba i drugih životinja, ometajući biotu creva, kao i formirajući agregate u drugim tkivima. Zbog toga, kada ih konzumiramo, takva mikroplastika dospeva u naš sistem za varenje, a sa smanjenjem veličine ovih polimernih delova može i da se agregira u telu, što može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema. Zvuči zastrašujuće, ali iz nalaza naučnika iz IPC PAS-a jasno se vidi da sve veće zagađenje životne sredine mikroplastikom može imati dramatičan efekat na globalne ekosisteme.
Rad o efektu mikroplastike na fage objavljen je u Journal of Environmental Qualiti.
