Для уничтожения бактерий, поставляющих планете 10% кислорода, пластику хватило всего 72 часов. Раствор пластмассы не дал микробам нормально фотосинтезировать и убил их
Ученые подвергли микробы Prochlorococcus, которые выделяют около 10% всего кислорода на Земле, воздействию продуктов распада пластика. Оказалось, что полимеры в морской воде угнетают рост полезных микробов, мешают им фотосинтезировать и плохо влияют на бактериальные гены.
Prochlorococcus относятся к самым древним известным живым существам и первым производителям кислорода на планете — цианобактериям. Эти организмы — единственные бактерии, которые умеют фотосинтезировать, то есть вырабатывать кислород с помощью солнечного света и воды. В древности они были главными поставщиками кислорода на Земле, а сейчас один из их представителей, Prochlorococcus, производит материал для каждого десятого нашего вдоха. Их популяцию ученые оценивают в три октиллиона (то есть 3 * 1027).
Прохлорококки живут в океане, где плавает множество мусора, в том числе и пластикового. Ученые из Австралии и Дании решили выяснить, как на жизнь этих микробов влияет пластик. Для этого они купили обычные полиэтиленовые пластиковые пакеты и маты из ПВХ и поместили их на пять дней в соленый раствор, чтобы сымитировать процессы, которым пластик подвергается в морской воде. После этого раствор разбавили: полиэтилен до концентраций от 3 до 50%, а ПВХ — от 0,25 до 10%.
Читайте также: «Мне морской соли с пластиком, пожалуйста». Как негниющий пластик разлагается в океане и начинает новую геологическую эпоху
Далее ученые на 72 часа поместили культуры двух самых распространенных штаммов прохолококка, MIT9312 и NATL2A, в инкубаторы со средой из этих растворов и в контрольные инкубаторы с обычной средой.
В течение этого времени микробы чувствовали себя все хуже. При концентрации полиэтилена в 6% оба штамма не могли больше размножаться, а в 12-процентном растворе оба стали гибнуть. При концентрации в 50% штамм NATL2A почти полностью погиб за 72 часа, а MIT9312 сократил численность на два порядка.
При воздействии ПВХ эффект был еще сильнее: 10-процентный раствор к концу эксперимента убил штамм MIT9312 полностью. NATL2A выжил, но тоже потерял в численности — с 10–9 до 10–7 клеток на 1 мл.
Фотосинтез отозвался еще сильнее: уже через 24 часа оба штамма не могли фотосинтезировать при максимальных концентрациях пластика. Анализ транскриптома, то есть продуктов копирования генов с ДНК на РНК, показал, что раствор пластиков повлиял и на гены микробов — упало количество транскриптов генов, участвующих в фотосинтезе, внутриклеточном транспорте и работе мембраны. Одновременно активнее стали работать гены ответа на стресс и те, что нужны для починки фотосинтезирующей системы. Измерения того, сколько кислорода стали производить прохлорококки под действием пластика, показали, что за 24 часа у обоих штаммов оно также упало до нуля, а у NATL2A еще и ушло в минус — цианобактерии стали потреблять O2 больше, чем производить.
По мнению ученых, растворы пластиков вредили микробам за счет сложной комбинации органических веществ, например полиароматических углеводородов, и неорганики, главным образом цинка. В продуктах распада ПВХ и того и другого содержалось больше, хотя концентрация его была ниже. Это объясняет, почему от ПВХ микробы чувствовали себя хуже, чем от полиэтилена.
Как пишут авторы работы, нельзя сказать, в какой концентрации растворен тот или иной вид пластмассы в самых разных частях Мирового океана. Тем не менее очевидно, что цианобактерии будут сталкиваться с мусором все чаще — например в Большом тихоокеанском мусорном пятне, площадь которого 1,6 миллиона км2, а количество кусочков пластика достигает 1,8 триллиона.
Максим Абдулаев