Dos estudios alertan de la presencia de microplásticos en la atmósfera y de cómo estos afectan a las bacterias que producen el 10% del oxígeno de la Tierra.
Desgraciadamente, están a la orden del día las noticias que muestran como el plástico se acumula en todo tipo de ecosistemas o como la fauna marina se ve afectada por el consumo involuntario del mismo. No obstante, en tanto los científicos de todo el mundo se adentran en el estudio de las consecuencias que su uso desproporcionado y mala gestión están produciendo, el problema va adquiriendo dimensiones mayores.
Plástico en la atmósfera
Es el caso del estudio titulado Atmospheric transport and deposition of microplastics in a remote mountain catchment, publicado el pasado mes de abril en revista especializada Nature Geoscience. En él, sus autores informaban de como los microplásticos pueden viajar a través de la atmósfera y terminar en regiones muy alejadas de su fuente de emisión original.
Los microplásticos pueden viajar a través de la atmósfera distancias de al menos 100 kilómetros
Con anterioridad estas minúsculas piezas de plástico ya se habían encontrado en ríos y océanos de todo el mundo, así como en las aisladas y prístinas regiones polares, sin embargo, las investigaciones habían sugerido que estos microplásticos habían llegado a su destino al viajar largas distancias a través de los ríos.
Hasta el momento, existía una gran laguna de información sobre si la contaminación por microplásticos podía viajar a través de la atmósfera y es esto precisamente lo que Deonie Allen del Laboratorio de Ecología funcional de Touluse y sus colegas dieron a conocer.
El equipo, el cual que llevó a cabo su investigación en una cuenca remota de los Pirineos franceses durante un período de cinco meses, encontró que cantidades sustanciales de microplásticos y residuos de fibra se acumulaban en sus alrededores. Halladas partículas de tamaños menores de cinco milímetros de largo, muchas de ellas no visibles a simple vista, los científicos pudieron calcular la tasa de deposición diaria de microplásticos que se sitúa en unas 365 partículas por metro cuadrado.
De este modo, usando simulaciones atmosféricas, los autores demostraron que los estos microplásticos pueden viajar a través de la atmósfera desde distancias de al menos 100 kilómetros, proporcionando una explicación a como podía haberse encontrado tal cantidad en una zona de montaña como los Pirineos.
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Este estudio sugiere que el transporte atmosférico puede ser una vía importante por la cual los microplásticos pueden alcanzar e impactar regiones prístinas que se creían ajenas al problema, pero también el indicio necesario para sospechar que además del plástico que acaba en nuestro organismo a través de su acumulación en las cadenas tróficas, podríamos estar respirando considerables cantidades de plástico.
Más plástico, también menos oxígeno
Si el hecho de estar respirando plástico podría no resultar suficientemente dramático, a esto debemos de añadir otra mala noticia. En esta ocasión la información llega a través del equipo de la doctora Sasha Tetu, de la Universidad Macquarie, el cual a mediados del mes de mayo daba a conocer en la revista Communications Biology los resultados de su estudio titulado: Plastic leachates impair growth and oxygen production in Prochlorococcus, the ocean’s most abundant photosynthetic bacteria.
El 10% del oxígeno que respiramos proviene de un género de bacteria llamada Prochlorococcus que habita en el océano
Podríamos pensar que el oxígeno en la Tierra procede en su totalidad de las plantas. No obstante, nada más lejos de la realidad, el 10% del oxígeno que respiramos proviene de un género de bacteria llamada Prochlorococcus que habita en el océano. Y ahora las pruebas de laboratorio de Tetu han demostrado que estas bacterias son susceptibles a la contaminación plástica. "Encontramos que la exposición a sustancias químicas filtradas por la contaminación plástica interfirió con el crecimiento, la fotosíntesis y la producción de oxígeno de Prochlorococcus, la bacteria fotosintética más abundante del océano" explica la investigadora. Ahora nos gustaría explorar si la contaminación plástica está teniendo el mismo impacto sobre estos microbios en el océano"
Se estima que la contaminación plástica causa perdidas anuales por un valor de más de 13.000 millones de dólares en daños económicos en los ecosistemas marinos, y el problema solo hace que empeorar, ya que se estima que el peso del plástico en los océanos superará al de los peces para el año 2050.
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"Esta contaminación puede filtrar una variedad de aditivos químicos en ambientes marinos, pero a diferencia de las amenazas que se plantean para los animales que ingieren el plástico o se enredan en los escombros depositados en el mar, la amenaza que estos lixiviados representan para la vida marina ha recibido relativamente poca atención", explica la doctora Lisa Moore, coautora de la investigación.
El primer estudio al respecto
Se trata del primer estudio de este tipo en el que los investigadores analizaron los efectos que estos químicos tienen en la vida más pequeña de nuestros océanos, las bacterias marinas fotosintéticas. "Observamos un grupo de diminutas bacterias verdes llamadas Prochlorococcus, que es el organismo fotosintético más abundante en la Tierra, con una población global de alrededor de tres octillones -1048 individuos- " explica Sasha.
"Estos pequeños microorganismos son críticos para la red alimentaria marina, contribuyen al ciclo del carbono y se cree que son responsables de hasta el 10% de la producción global total de oxígeno", puntualiza Moore, haciendo hincapié en la importancia fundamental de estos microbios para la salud del océano. "Una de cada diez veces que respiras es gracias a estos pequeños, pero no se sabe casi nada sobre cómo las bacterias marinas como el Prochlorococcus responden a los contaminantes humanos".
Una de cada diez veces que respiras es gracias a estas bacterias pero no se sabe casi nada sobre cómo Prochlorococcus, responde a los contaminantes humanos
En el laboratorio, el equipo expuso dos cepas de Prochlorococcus encontradas a diferentes profundidades en el océano a productos químicos lixiviados de dos productos plásticos comunes: bolsas de plástico grises -fabricadas de polietileno de alta densidad- y PVC. Descubrieron que la exposición a estos productos químicos perjudicaba el crecimiento y la función de estos microbios, incluida la cantidad de oxígeno que producen, así como alteraban la expresión de una gran cantidad de sus genes.
"Nuestros datos muestran que la contaminación plástica puede tener impactos generalizados en el ecosistema más allá de los efectos conocidos sobre los macroorganismos, como las aves marinas y las tortugas", comenta Sasha. "Si realmente queremos entender el impacto total de la contaminación plástica en el ambiente marino y encontrar formas de mitigarla, debemos considerar su impacto en grupos microbianos clave, incluidos los microbios fotosintéticos", concluye.
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Resumen
La contaminación plástica es una amenaza global para los ecosistemas marinos. La basura plástica puede filtrar una variedad de sustancias a los ambientes marinos; sin embargo, prácticamente no se sabe nada sobre cómo afecta esto a las bacterias fotosintéticas en la base de la cadena alimentaria marina. Para abordar esto, investigamos el efecto de la exposición a lixiviados plásticos en Prochlorococcus marino , ampliamente considerado el organismo fotosintético más abundante en la Tierra y contribuyentes vitales a la producción primaria global y al ciclo del carbono. Dos cepas de Prochlorococcus que representan distintos ecotipos fueron expuestas a lixiviados de artículos de plástico comunes: bolsas de polietileno de alta densidad y esteras de cloruro de polivinilo. Mostramos que la exposición a lixiviados afecta fuertemente a Prochlorococcuscrecimiento in vitro y capacidad fotosintética y da como resultado cambios transcripcionales en todo el genoma. Las cepas mostraron claras diferencias en la extensión y el momento de su respuesta a cada lixiviado. En consecuencia, la exposición a lixiviados plásticos podría influir en la composición de la comunidad marina de Prochlorococcus y, potencialmente, en la composición y productividad más amplias de las comunidades de fitoplancton oceánico.
Introducción
Se ha estimado que los desechos plásticos causan más de US$13 mil millones en daños económicos a los ecosistemas marinos cada año y ahora se reconoce ampliamente que son una grave amenaza para el medio ambiente marino 1 . La tasa actual de aumento en la producción de plástico en todo el mundo, la mala gestión de los desechos plásticos al final de su vida útil y las lentas tasas de degradación ambiental 2 significan que los aumentos adicionales en los niveles de contaminación plástica marina se consideran inevitables 3 , 4 .
Los peligros asociados con la lixiviación de productos químicos de los plásticos marinos han recibido mucha menos atención que los problemas relacionados con la ingestión y el enredo 5 . La mayoría de los polímeros plásticos diseñados (no biodegradables) se consideran altamente estables y biológicamente inertes. Sin embargo, se agregan varios compuestos químicos durante la fabricación de la mayoría de los productos plásticos para mejorar el rendimiento, el envejecimiento y la funcionalidad y, por lo general, no se unen químicamente al polímero plástico 6 . Dichas sustancias, que posteriormente pueden filtrarse de los plásticos, incluyen remanentes de catalizadores, solventes de polimerización, plastificantes, metales, tintes, retardadores de llama, estabilizadores UV, antioxidantes y antimicrobianos, detallados en la revisión reciente de Hahaladakis y colegas 6. Muchos de estos aditivos se han detectado en aguas marinas y estuarinas de todo el mundo en concentraciones que llegan hasta los microgramos por litro 5 . Muchos plásticos también pueden adsorber sustancias químicas orgánicas hidrofóbicas y, por lo tanto, también pueden transportar compuestos derivados del entorno circundante 7 . Aunque los procesos asociados con la entrega de diversos compuestos a los ambientes marinos a partir de basura plástica actualmente son poco conocidos, un estudio reciente sobre el envejecimiento del plástico en el agua marina indicó que algunos aditivos de cloruro de polivinilo (PVC) se liberan después de más de un año de inmersión, debido a degradación y exposición progresiva de capas más profundas del material al medio ambiente 8 .
El trabajo existente sobre los impactos de los lixiviados plásticos se ha limitado en gran medida a estudios toxicológicos en zooplancton modelo. Por ejemplo, se ha demostrado la toxicidad de los lixiviados plásticos para crustáceos ( Daphnia magna 9 y Nitroca sinipes 10 ), larvas de percebe ( Amphibalanus amphitrite ) 11 y embriones de mejillón ( Perna perna ) 12 . Estos estudios han demostrado que los lixiviados de la contaminación plástica representan un riesgo potencial para algunos organismos eucariotas marinos, al tiempo que destacan el alto grado de variabilidad en la toxicidad de los lixiviados de diferentes artículos plásticos 5. La comprensión de los efectos potenciales de los lixiviados de plástico en los microorganismos marinos está aún más rezagada. El único estudio hasta la fecha relacionado con los efectos de los lixiviados plásticos en las bacterias marinas informó la estimulación del crecimiento a corto plazo de las bacterias heterótrofas marinas a través del suministro de carbono orgánico disuelto 13 y no aborda los efectos en los productores marinos primarios.
Las bacterias del género cianobacteriano Prochlorococcus son las células fotosintéticas más numerosas del océano 14 , con una población mundial media estimada de ~10 27 células y una productividad primaria de 4 Gt C y −1 en algunas regiones oceánicas oligotróficas 15 . Los miembros de este género se dividen en dos grupos distintos desde el punto de vista fisiológico y filogenético, clados adaptados a la luz alta (HL) y a la luz baja (LL), y los representantes de la HL tienden a ser más abundantes a menor profundidad 16 . El papel del Proclorococoen la producción global de oxígeno, la fijación de carbono y el ciclo biogeoquímico indican que son organismos importantes a considerar para determinar los efectos potenciales de los factores de estrés en los ecosistemas marinos. Trabajos anteriores han indicado que Prochlorococcus puede ser particularmente sensible a los contaminantes orgánicos y otros factores ambientales estresantes, incluida la radiación ultravioleta y las concentraciones elevadas de cobre 17 , 18 , 19 , 20 , 21 .
Aquí examinamos la respuesta de dos cepas de Prochlorococcus , MIT9312 (Clado HLII) y NATL2A (Clado LLI), dos ecotipos representativos que se encuentran en los océanos tropicales y subtropicales, a la exposición in vitro a lixiviados de productos plásticos comunes. Los experimentos se realizaron con artículos de plástico comunes compuestos de polietileno de alta densidad (HDPE) y PVC, dos de los tipos de polímeros más comúnmente producidos. Informamos efectos de crecimiento, fotosintéticos y transcriptómicos que indican que los lixiviados plásticos tienen el potencial de afectar negativamente a las comunidades bacterianas fototróficas marinas, con posibles consecuencias para la productividad primaria del océano.
Resultados
Los lixiviados plásticos afectan negativamente el crecimiento de Prochlorococcus
Los lixiviados de artículos de plástico comunes (bolsas de compras de HDPE y esteras de PVC) se hicieron utilizando una base de agua de mar artificial estéril. Se inocularon cultivos en fase exponencial de Prochlorococcus en medios que contenían una variedad de diluciones de lixiviados (generadas por diluciones volumen/volumen en medios AMP1 de 50, 25, 12,5, 6,25 y 3,125 % para HDPE; 10, 2, 1, 0,5 y 0,25 % para PVC) junto con controles equivalentes (medios AMP1 sin adición de lixiviados). Las diluciones de lixiviado utilizadas para el control del crecimiento y la fotofisiología se eligieron después de pruebas preliminares que indicaron que el lixiviado de PVC tenía un efecto considerablemente mayor que el HDPE en concentraciones equivalentes.
El crecimiento se vio afectado tanto para Prochlorococcus MIT9312 como para NATL2A en toda la gama de diluciones de lixiviado de HDPE y PVC probadas, según lo medido por recuentos de citometría de flujo de células fluorescentes de clorofila (Fig. 1 ). MIT9312 respondió más rápidamente a la exposición a lixiviados de HDPE y PVC que NATL2A. En MIT9312, se observaron reducciones de población significativas ( p < 0,01) a las 48 h para todas las diluciones de lixiviado de HDPE y PVC analizadas en comparación con los controles, mientras que en NATL2A solo los dos lixiviados de HDPE y PVC más concentrados fueron significativamente diferentes de los controles a las 48 h ( valores p en datos complementarios 1). Después de 72 h de exposición, la densidad de población de ambas cepas se redujo para todos los niveles de lixiviado de HDPE y PVC probados (Fig. 1a-d ). Para cada plástico, las concentraciones más altas de lixiviado dieron como resultado mayores reducciones en la densidad de población, lo que indica que la exposición a los lixiviados afectó a las poblaciones de células de manera dependiente de la dosis (Fig. 1a–d )...... siga leyendo...................... https://www.nature.com/articles/s42003-019-0410-x Communications Biology
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