Der Salzgehalt des Wassers verringert das Risiko, dass schädliche Bakterien auf Mikroplastik vom Süßwasser ins Meer gelangen

Ausgabe 617: Eine Studie über Bakterien auf Mikroplastik in neun europäischen Flüssen zeigt, dass Salzgehalt als Barriere dient und ernsthafte Krankheitserreger daran hindert, große Entfernungen auf Plastikmüll zurückzulegen. 

Mikroplastik ist ein wachsendes globales Problem. Zahlreiche Forschungsarbeiten befassen sich mit seinem Transport in der Umwelt und seinen möglichen Auswirkungen auf Ökosysteme und die menschliche Gesundheit. Ein Aspekt von Plastikmüll, der gesundheitliche Folgen haben kann, ist das Vorhandensein von Biofilmen – einer Schicht aus Mikroorganismen, die sich auf seiner Oberfläche ansammeln. Gelangen Kunststoffe in Gewässer, können sie über weite Strecken transportiert werden und dabei ihre Mikrobengemeinschaft, die sogenannte Plastisphäre, mit sich nehmen.  

Trotz dieser Bedenken gibt es weiterhin Forschungslücken darüber, wie sich diese mikrobielle Gemeinschaft auf ihrem Weg durch das Süßwasser ins Meer durch Umweltstressoren verändert und in welchem ​​Ausmaß im Wasser befindlicher Kunststoff Krankheitserreger beherbergt, die potenziell schädlich für die Gesundheit von Mensch und Tier sind.  

Französische Forscher begaben sich auf eine siebenmonatige Bootsmission und befuhren neun große europäische Flüsse, darunter die Seine und den Rhein, vom Meer bis zu einem Punkt oberhalb der jeweils ersten dicht besiedelten Stadt. An vier bis fünf Stellen entlang eines Salzgehaltsgradienten der Flüsse entnahmen sie Wasserproben und analysierten anschließend Nährstoffe, Partikel und Bakterienvielfalt. Mit einem speziellen Netzschleppnetz sammelten sie außerdem Mikroplastik und analysierten es, um die in der Plastisphäre vorhandenen Arten, ihre Virulenz und ihre Fähigkeit zur Biofilmbildung zu identifizieren.  

Um die bakterielle Besiedlung von Mikroplastik in denselben Gewässern zu untersuchen, platzierte eine Gruppe an Land einen Monat vor der Ankunft des Bootes makelloses Polyethylen-, Polyoxymethylen- und Nylonnetz in gesicherten zylindrischen Käfigstrukturen, die die Wissenschaftler auf dem Boot dann einen Monat später einsammelten.  

Das Team extrahierte sämtliche Mikroplastikpartikel für die Studie mit Alkohol und flammensterilisierten Pinzetten und fror sie anschließend bis zur DNA-Extraktion in flüssigem Stickstoff ein, um das Risiko einer Kontamination zu vermeiden. Sie führten eine DNA-Sequenzierung aller Bakterienproben durch und analysierten die Zusammensetzung der sortierten Mikroplastikpartikel mit einem Infrarotspektrometer. Sie untersuchten die Bakteriengemeinschaften in jedem Fluss separat und achteten dabei besonders auf die Besiedlung potenziell schädlicher Arten, wie etwa solcher, die giftige Algenblüten, Krankheiten beim Menschen und Pilze verursachen können.  

Bei ihren Analysen stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die Bakteriengemeinschaften auf Mikroplastik deutlich von denen auf frei lebenden Bakterien und denen auf organischen Partikeln im umgebenden Wasser unterschieden.  

Entscheidend ist, dass ihre Daten auch unterschiedliche Mikroplastikgemeinschaften in Süßwasser und Meer aufdeckten, wobei sich die Flussmündungen voneinander unterschieden. Marine Mikroplastik wies eine deutlich geringere Vielfalt, Gleichmäßigkeit und Diversität in den Bakteriengemeinschaften auf als solche aus Flüssen. Sie identifizierten die potenziellen Erregergattungen Aeromonas, Acidovorax, Arcobacter und Prevotella in Süßwasserproben, aber nicht im Meer; während Vibrio¹ war der dominierende Erreger im Meer. Sie stellten keine Erregerübertragung zwischen den beiden fest.  

Diese Beweise unterstrichen, was die Wissenschaftler als „starken Selektionsdruck zwischen Süßwasser- und Meeresumwelt“ beschrieben, was eine Grenze für die Verbreitung von Mikroorganismen aus Süßwasser ins Meer als Teil der Plastisphäre darstellt.  

Die potenziellen Risiken von Bakterien, die sich auf Mikroplastik fortbewegen, wurden durch das Team unterstrichen, das den Erreger aufzeichnete Shewanella putrefaciens erstmals auf Mikroplastik, ausschließlich in Flusswasser. Obwohl selten, S. Fäulnis kann Menschen infizieren und Darm-, Haut- und Weichteilerkrankungen verursachen. Die in der Studie identifizierte Salzbarriere deutet jedoch darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, dass solche Erreger von Flüssen ins Meer gelangen, gering ist.  

Die in der Studie verwendeten Methoden ergaben Mikroplastik, das typischerweise in den Wasserläufen zu finden ist. Polyethylen war mit 45 % der Hauptbestandteil, Polypropylen mit 12 % der zweithäufigste Bestandteil. Die Forscher stellten fest, dass die chemische Zusammensetzung der Polymere keinen signifikanten Einfluss auf die Plastisphärengemeinschaft hatte, obwohl frühere Arbeiten einen Zusammenhang nahelegten.²Die Forscher vermuten, dass dies daran liegen könnte, dass sich die Studien eher mit der langfristigen Besiedlung als mit der Entnahme von Proben direkt aus der Umwelt befassen.  

Das Problem von Mikroplastik als zusätzlichem Lebensraum und Vektor für die Übertragung von Krankheitserregern ist ein globales Problem. Die Europäische Union befasst sich mit der Verschmutzung durch Plastik und Mikroplastik in verschiedenen Umwelt-, Chemikalien- und Sektorpolitiken, darunter die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) für synthetische Polymermikropartikel, die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie und den WasserrahmenrichtlinieDa letztere für Oberflächengewässer sowohl im Binnenland als auch in Übergangszonen zuständig ist, liefert die neue Arbeit relevante Erkenntnisse zu Biofilmen und ihren potenziellen Risiken. 

Die Studie schließt Wissenslücken in der bislang begrenzten und fragmentierten Forschung zu mikrobiellen Gemeinschaften auf Mikroplastik und berücksichtigt dabei verschiedene räumliche Standorte. Zusätzliche Forschung, die über Bakterien hinausgeht und auch Gruppen wie Viren und Einzeller sowie gezeitenabhängige Veränderungen untersucht, würde dazu beitragen, zukünftige Strategien zur Bekämpfung von Plastikverschmutzung, Wasserqualität und Gesundheit weiter zu entwickeln.  

Notizen 

1. Diese salzwassertolerante Gattung umfasst die Arten Vibrio cholerae – die Cholera verursacht – und V. parahaemolyticus – was eine Magen-Darm-Entzündung verursachen kann. 

2. Zum Beispiel: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) Die Zusammensetzung der mit Kunststoff-Biofilmen assoziierten Bakteriengemeinschaften unterscheidet sich zwischen verschiedenen Polymeren und Stadien der Biofilmsukzession. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

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