Ученые узнали, как микропластик в Мировом океане переносит опасные для человека патогены

Загрязняя Мировой океан микропластиком — мельчайшими частицами пластмассы не более пяти миллиметров в длину, — мы подвергаем опасности не только морских обитателей, но и самих себя. Как показало исследование ученых из Калифорнийского университета в Дэвисе и Университета Небраски (США), таким образом с суши путешествуют патогенные микроорганизмы: в частности, простейшие Toxoplasma gondii, Cryptosporidium parvum и Giardia enterica. Всемирная организация здравоохранения считает их недооцененными причинами болезней, возникающих после употребления в пищу морепродуктов, например моллюсков. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Ежегодно миллионы тонн пластиковых отходов попадают в гидросферу Земли. Со временем такой мусор распадается на микропластик, который, как уже сообщали специалисты, проникает в организмы рыб и морских беспозвоночных, таких как моллюски. Впоследствии они оказываются на прилавках магазинов и наших с вами столах. Хотя исследователи активно изучают, как микропластик влияет на здоровье животных, об аналогичных последствиях для человека мы знаем куда меньше.

Некоторые предыдущие исследования подтвердили, что пластиковый мусор переносит химические загрязнители (нефть и нефтепродукты, пестициды, тяжелые металлы, кислоты, щелочи, соли и синтетические поверхностно-активные вещества). Также известно, что уникальные сообщества бактерий колонизируют поверхности мусора и формируют собственную экосистему — пластисферу. Среди прочего там «проживают» грибы и вредные виды водорослей. Но роль микропластика в распространении патогенов, включая зоонозных простейших паразитов, оставалось малоизученной.

Авторы новой работы изучили взаимосвязь угрожающих токсоплазмозом Toxoplasma gondii, возбудителей криптоспоридиоза Cryptosporidium parvum и паразитирующих в тонкой кишке человека и некоторых животных Giardia enterica, провоцирующих лямблиоз, с поверхностями микропластика. У людей Cryptosporidium и Giardia становятся причинами желудочно-кишечных болезней, которые могут быть смертельными для детей и пациентов с ослабленным иммунитетом. T. gondii, в свою очередь, вызывают пожизненные инфекции из-за инцистации (существование в форме цисты) в мышечной ткани и тканях головного мозга. Когда в более позднем возрасте у человека снижается иммунитет, паразит может реактивироваться и привести к развитию опасного токсоплазмоза. У беременных T. gondii способен проникать через плаценту и заражать плод, вызывая нарушения в развитии эмбриона или выкидыш.

«Мы провели лабораторные эксперименты, чтобы проверить гипотезу о том, что зоонозные простейшие способны связываться с микропластиком в загрязненной морской воде. Далее количественно оценили и сравнили связь простейших паразитов с двумя основными типами микропластика — полиэтиленовыми микрогранулами размером 500 микрометров и полиэфирными микроволокнами размером 800-1200 микрометров», — пишут ученые. Микрогранулы часто встречаются в косметических и моющих средствах, а микроволокна — в одежде и рыболовных сетях.

Эксперименты показали, что все три простейших паразита связаны с поверхностями изученных видов микропластиков. На микрогранулах численность микроорганизмов со временем росла. Аналогичную тенденцию ученые наблюдали в случае микроволокон: количество связанных с ними паразитов увеличивалось с первого по третий день, за исключением C. parvum. Причем в в окружающей морской воде их численность за неделю снижалась.

Фрагмент микропластикового волокна и патогены с биопленкой (показано синим цветов). T. gondii — голубая точка, Giardia — зеленая точка

Карен Шапиро, Калифорнийский университет в Дэвисе

«Хотя разница в количестве паразитов, связанных с микропластиком и находящихся в морской воде, может показаться небольшой, необходимо учитывать, что общая масса микропластика занимала гораздо меньший объем в каждой экспериментальной единице (бутылке) по сравнению с объемом морской воды. При анализе концентрации паразитов на грамм пластика этих микроорганизмов было на несколько порядков больше в сравнении с их концентрациями на эквивалентную массу окружающей морской воды в бутылках. Точно так же в естественных условиях микропластики в водоеме составляют относительно небольшую долю среды по сравнению с общим объемом воды, в которой они взвешены. Таким образом, наблюдение, что эти паразиты могут быть связаны с поверхностями микропластиков, само по себе важное открытие», — отметили исследователи.

Во второй серии экспериментов они рассмотрели, как тип и размер микропластика влияют на способность этих частиц связываться с паразитами. Как оказалось, простейшие паразиты предпочитали населять поверхность микроволокон, а не микрогранул. Более мелкие частицы были связаны с меньшим числом микроорганизмов — вероятно, из-за не слишком большой площади поверхности. Хотя и сравнительно «крупные» частицы (микрогранулы размером в 500 микрометров) не всегда имели большие количества ассоциированных с ними паразитов. Следовательно, помимо площади поверхности, существуют другие факторы — например, шероховатость поверхности, химические характеристики пластика, состав биопленки, — от которых зависит связь патогенов с пластиком. 

По мнению ученых, их исследование в очередной раз показывает, насколько важно предотвращать попадание микропластика в Мировой океан.