_ Microbii râurilor din apropierea stațiilor de tratare a apelor uzate exprimă niveluri ridicate de genele de rezistență la antibiotice, arată studiul

Râurile și pâraiele servesc drept conectori esențiali în peisaje geografice vaste, care se scurg din izvoare ascunse și șerpuind mii de mile spre oceane și mări adânci. Aceste căi navigabile au un impact direct asupra sănătății umane și a mediului, agricultura și producția de energie și furnizează SUA cu două treimi din apa potabilă. Și totuși, în comparație cu alte corpuri de apă mai mari, microbiologia râurilor este relativ puțin studiată.

O echipă de oameni de știință condusă de Universitatea de Stat din Colorado a contribuit la schimbarea acestui lucru, detaliind pentru prima dată atât informații ample, cât și specifice despre prezența și funcția microorganismelor în râurile care acoperă 90% din bazinele hidrografice din S.U.A. continentale.

Catalogarea microbiomului acestor râuri este rezultatul a unui efort științific participativ de ani de zile, publicat în revista Nature.

Această nouă cercetare sugerează că microbii joacă un rol semnificativ în modelarea sănătății generale a râurilor. Autorii lucrării descriu microbii râului ca fiind „maeștri orchestratori ai fluxurilor de nutrienți și energie care probabil vor dicta calitatea apei în scenariile actuale și viitoare ale apei.”

Mai mult, autorii au descoperit că acești microbi interacționează cu contaminanții găsiți în apa, adăugând noi detalii la un corp de dovezi existente care arată că râurile sunt afectate de aporturi artificiale, cum ar fi antibiotice, produse de dezinfecție, compuși fluorurati, îngrășăminte și microplastice.

În special, microbii de râu au avut capacitatea de a degrada microplasticele în compuși de carbon mai mici, iar microbii găsiți în apropierea stațiilor de tratare a apelor uzate au exprimat niveluri ridicate de gene de rezistență la antibiotice.

Studiul a mai constatat că acel comportament microbian al râului susține o idee veche de zeci de ani cunoscută sub numele de Conceptul River Continuum - o teorie macro-ecologică care vede râurile ca un sistem integrat continuu. De exemplu, un anumit tip de pește care prosperă într-un anumit loc dintr-un râu este indisolubil legat de ceea ce se întâmplă în amonte. Se dovedește că acest lucru este valabil și pentru microorganismele râurilor.

„Oamenii obișnuiau să se gândească la râuri aproape ca niște conducte, o modalitate de a muta apa dintr-un loc în altul”, a spus profesorul de cercetare CSU Mikayla Borton, conducător. autor pe hârtie. „Dar râurile sunt mult mai mult decât atât – desfășoară tot felul de activități. Și există un tipar; acele activități pot fi prezise. Acum, știm ce microbi efectuează unele dintre aceste activități.”

„Când ne uităm la modul în care pământul din jur. un râu este gestionat, putem vedea procesarea anumitor tipuri de contaminanți antropici sau substanțe chimice prin microbii din ADN-ul lor”, a spus Kelly Wrighton, profesor la Colegiul de Studii din CSU. Științe agricole și un coautor al lucrării.

„Există o relație foarte puternică – sugerează că există un semnal în microbiomul despre modul în care trăim și gestionăm pământul care este perpetuat în râu. sistem și apoi în aval.”

Știința microbiomului este un domeniu științific în curs de dezvoltare. Una dintre promisiunile cheie ale acestui domeniu de cercetare este că microbii pot funcționa ca un fel de canar în mina de cărbune pentru sănătatea atât a oamenilor, cât și a ecosistemelor critice - soluri, oceane sau, să zicem, bunăstarea generală a unui râu.

„Speranța noastră”, a spus Wrighton, unul dintre liderii rețelei Microbiome ai CSU, un grup de cercetare interdisciplinar, „este că aceste informații pot fi utilizate în cele din urmă pentru a dezvolta noi diagnostice care sunt indicatori ai unui râu sănătos față de un râu nesănătos.”

Pe lângă deschiderea unei noi perspective asupra microorganismelor râului, cercetarea publicată în această săptămână arată, de asemenea, modul în care știința participativă poate fi executată cu succes pe un râu. la scară largă, a spus Wrighton.

Wrighton a luat în considerare proiectul pentru prima dată în 2018, în timp ce participa la o întâlnire națională de cercetare a Departamentului de Energie din Washington, D.C. La întâlnire, Wrighton l-a întâlnit pe James Stegen, un om de știință al pământului PNNL, și a aflat că Stegen și colegul său, Amy Goldman, supravegheau deja un efort masiv de eșantionare a râurilor la nivel mondial, cunoscut sub numele de Worldwide Hydrobiogeochemistry. Rețeaua de observare a sistemelor fluviale dinamice sau WHONDRS.

Programul a implicat atât oameni de știință, cât și non-oameni de știință pentru a colecta mostre de râuri la nivel local și a trimite mostrele către PNNL pentru analiză. Wrighton a realizat că aceleași mostre ar putea fi analizate și pentru datele microbiene.

„Există mult interes în cartografierea microbiomilor și a existat această absență uriașă a datelor microbiene ale râului”, a spus Wrighton.

p> „Dar mă gândeam și: „Putem face această știință la scară?” Pentru că, dacă putem face știință în acest fel, dacă putem demonstra că funcționează, putem aborda marile probleme ale lumii, cum ar fi schimbările climatice, am putea să o aplicăm peste tot. Lucrăm deja la o abordare similară cu zonele umede.

Stegen este încântat de rezultate și de posibilitățile ca noi cercetări să iasă din această lucrare. „Acesta este un nou tip de chestii de frontieră; chiar deschidem porțile unei părți profund subcaracterizate a Pământului”, a spus Stegen. „Este extrem de îmbucurător să fi construit ceva care va aduce beneficii multor oameni dincolo de echipa noastră.”

Una dintre cheile în deschiderea acestei lucrări către un public mai larg, a spus Borton, a fost de a face informațiile accesibile. într-o bază de date ușor de utilizat. Pentru a realiza acest lucru, Borton a apelat la profesorul asociat CSU Matt Ross, un om de știință în ecosistem care lucrează cu analiza datelor. Laboratorul lui Ross a ajutat la construirea datelor microbiomului râului într-o platformă accesibilă web, care poate fi căutată.

„Sunt foarte mândru de partea de accesibilitate a datelor a acestui proiect”, a spus Borton.

Ross, un coautor al lucrării, l-a ajutat și pe Borton să contextualizeze datele pentru analiza finală a lucrării. A fost oarecum surprins de faptul că datele microbiene granulare se conectează atât de bine cu teoriile de lungă durată despre ecosistemele mari ale râurilor.

„Una dintre ideile cheie din lucrare a fost că acest lucru se leagă de teoria râurilor – cum se schimbă râurile din pârâurile mici. la râuri cu adevărat mari”, a spus Ross. „Această lucrare se aliniază destul de bine cu aceste vechi teorii.”

Pe lângă faptul că au fost afectați de utilizarea terenului, microbii râului au fost afectați de alte variabile, cum ar fi dimensiunea râului, cât de multă lumină a lovit suprafața apei , temperatura aerului și viteza apei care curge în râu. Aceiași factori influențează, de asemenea, speciile de râuri mai mari.

Mai mult, acești factori au fost predictive pentru microbii descoperiți cercetătorii, indiferent de locul în care se afla râul în SUA. De fapt, echipa a găsit în special șase microbi care erau prezenți și activi în fiecare dintre cele aproximativ 100 de râuri pe care le-au studiat. Toate cele șase microorganisme de bază au folosit lumina ca sursă de energie.

„Microbii sunt activi în aceste sisteme într-un astfel de mod care este previzibil pe teritoriul continental al SUA”, a spus Borton.

„M-am gândit că vom găsi organisme similare în aceste sisteme diferite de râuri, dar nu am crezut că microbii vor urma principiile acestor concepte vechi de râu pentru macro-organisme. Este foarte tare și cred că spune multe despre robustețea științei care a fost făcută înainte de munca noastră.”

Borton speră ca oamenii de știință non-microbiom să înceapă să folosească infrastructura de date pe care au construit-o în jurul microbiomului fluvial, inclusiv încorporarea proceselor microbiene în eforturile de a modela mai bine ecosistemele la scară largă.

" Trebuie să fim mai buni la studierea peisajelor”, a spus Borton, „și o mai bună înțelegere a râurilor ne poate ajuta să facem asta.”

(Fluierul)