Se estima que una planta de tratamiento de aguas residuales de tamaño promedio que atiende a aproximadamente 400,000 residentes descargará hasta 2,000,000 de partículas microplásticas en el medio ambiente cada día. Sin embargo, los investigadores aún están aprendiendo el impacto ambiental y en la salud humana de estas partículas de plástico ultrafinas, de menos de 5 milímetros de longitud, que se encuentran en todo, desde cosméticos, pasta de dientes y microfibras de ropa, hasta nuestra comida, aire y agua potable.
Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey han demostrado que los microplásticos ubicuos pueden convertirse en ‘centros’ para que crezcan bacterias y patógenos resistentes a los antibióticos una vez que se lavan en los desagües domésticos y entran en las plantas de tratamiento de aguas residuales, formando una capa viscosa de acumulación o biopelícula en su superficie que permite que los microorganismos patógenos y los residuos de antibióticos se adhieran y se mezclen.
En los hallazgos publicados en el Journal of Hazardous Materials Letters, los investigadores encontraron que ciertas cepas de bacterias aumentaron la resistencia a los antibióticos hasta 30 veces mientras vivían en biopelículas de microplásticos que pueden formarse dentro de las unidades de lodos activados en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales.
“Varios estudios recientes se han centrado en los impactos negativos que millones de toneladas de desechos microplásticos al año están teniendo en nuestros entornos de agua dulce y oceánica, pero hasta ahora el papel de los microplásticos en los procesos de tratamiento de aguas residuales de nuestros pueblos y ciudades ha sido en gran medida desconocido”, dijo Mengyan Li, profesor asociado de química y ciencias ambientales en el NJIT y autor correspondiente del estudio. “Estas plantas de tratamiento de aguas residuales pueden ser puntos críticos donde convergen varios productos químicos, bacterias resistentes a los antibióticos y patógenos y lo que nuestro estudio muestra es que los microplásticos pueden servir como sus portadores, planteando riesgos inminentes para la biota acuática y la salud humana si pasan por alto el proceso de tratamiento del agua”.
“La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales no están diseñadas para la eliminación de microplásticos, por lo que se liberan constantemente en el entorno receptor”, agregó Dung Ngoc Pham, NJIT Ph.D. candidato y primer autor del estudio. “Nuestro objetivo era investigar si los microplásticos están enriqueciendo bacterias resistentes a los antibióticos del lodo activado en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales y, de ser así, aprender más sobre las comunidades microbianas involucradas”.
En su estudio, el equipo recolectó lotes de muestras de lodo de tres plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en el norte de Nueva Jersey, inoculando las muestras en el laboratorio con dos microplásticos comerciales extendidos: polietileno (PE) y poliestireno (PS). El equipo utilizó una combinación de PCR cuantitativa y técnicas de secuenciación de próxima generación para identificar las especies de bacterias que tienden a crecer en los microplásticos, rastreando los cambios genéticos de las bacterias a lo largo del camino.
El análisis reveló que tres genes en particular, sul1, sul2 e intI1, que se sabe que ayudan a la resistencia a los antibióticos comunes, las sulfonamidas, eran hasta 30 veces mayores en las biopelículas de microplásticos que en las pruebas de control del laboratorio con biopelículas de arena después de solo tres dias.
Cuando el equipo añadió a las muestras el antibiótico sulfametoxazol (SMX), descubrieron que amplificaba aún más los genes de resistencia a los antibióticos hasta en 4,5 veces.
“Anteriormente, pensamos que la presencia de antibióticos sería necesaria para mejorar los genes de resistencia a los antibióticos en estas bacterias asociadas a los microplásticos, pero parece que los microplásticos pueden permitir naturalmente la captación de estos genes de resistencia por sí mismos”. dijo Pham. “Sin embargo, la presencia de antibióticos tiene un efecto multiplicador significativo”.
Se encontraron ocho especies diferentes de bacterias altamente enriquecidas en los microplásticos. Entre estas especies, el equipo observó dos patógenos humanos emergentes típicamente relacionados con la infección respiratoria, Raoultella ornithinolytica y Stenotrophomonas maltophilia, que con frecuencia hacían autostop en las biopelículas microplásticas.
El equipo dice que la cepa más común que se encuentra en los microplásticos con diferencia, Novosphingobium pokkalii, es probablemente un iniciador clave en la formación de la biopelícula pegajosa que atrae tales patógenos; a medida que prolifera, puede contribuir al deterioro del plástico y expandir la biopelícula. Al mismo tiempo, el estudio del equipo destacó el papel del gen, intI1, un elemento genético móvil principalmente responsable de permitir el intercambio de genes de resistencia a antibióticos entre los microbios unidos a microplásticos.
“Podríamos pensar en los microplásticos como perlas diminutas, pero proporcionan una enorme superficie para que residan los microbios”, explicó Li. “Cuando estos microplásticos ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales y se mezclan con el lodo, bacterias como Novosphingobium pueden adherirse accidentalmente a la superficie y secretar sustancias extracelulares similares a pegamentos. A medida que otras bacterias se adhieren a la superficie y crecen, incluso pueden intercambiar ADN entre sí. Así es como los genes de resistencia a los antibióticos se están diseminando entre la comunidad”.
“Tenemos evidencia de que las bacterias también desarrollaron resistencia a otros antibióticos de esta manera, como aminoglucósidos, betalactámicos y trimetoprim”, agregó Pham.
Ahora, Li dice que el laboratorio está estudiando más a fondo el papel de Novosphingobium en la formación de biopelículas en microplásticos. El equipo también busca comprender mejor hasta qué punto estos microplásticos portadores de patógenos pueden estar eludiendo los procesos de tratamiento de agua, mediante el estudio de la resistencia de las biopelículas de microplásticos durante el tratamiento de aguas residuales con desinfectantes como la luz ultravioleta y el cloro.
“Algunos estados ya están considerando nuevas regulaciones sobre el uso de microplásticos en productos de consumo. Este estudio plantea llamadas para una mayor investigación sobre las biopelículas de microplásticos en nuestros sistemas de aguas residuales y el desarrollo de medios efectivos para eliminar los microplásticos en ambientes acuáticos”, dijo Li.
Fuente: Phys.org.
