Un nuovo studio svela come l’interazione tra Sargassum spp., detriti marini di plastica e batteri Vibrio crei la perfetta tempesta “patogena” che ha implicazioni sia per la vita marina che per la salute pubblica. I batteri Vibrio si trovano nelle acque di tutto il mondo e sono la principale causa di morte negli esseri umani dall’ambiente marino. Ad esempio, Vibrio vulnificus, a volte indicato come batteri carnivori, può causare malattie di origine alimentare potenzialmente letali dovute al consumo di frutti di mare, nonché malattie e morte per infezioni di ferite aperte.
Dal 2011, Sargassum, popolazioni a vita libera di macroalga bruna, si sono rapidamente espanse nel Mar dei Sargassi e in altre parti dell’oceano aperto come la Great Atlantic Sargassum Belt, compresi eventi di accumulo di alghe frequenti e senza precedenti sulle spiagge. I detriti marini di plastica, trovati per la prima volta nelle acque superficiali del Mar dei Sargassi, sono diventati una preoccupazione mondiale ed è noto che persistono decenni più a lungo dei substrati naturali nell’ambiente marino.
Attualmente si sa poco sulla relazione ecologica dei vibrioni con Sargassum. Inoltre, mancano prove genomiche e metagenomiche sul fatto che i vibrioni che colonizzano i detriti marini di plastica e Sargassum possano potenzialmente infettare gli esseri umani. Mentre l’estate prende il sopravvento e sono in corso sforzi per trovare soluzioni innovative per riutilizzare Sargassum, questi substrati potrebbero rappresentare una tripla minaccia per la salute pubblica?
I ricercatori della Florida Atlantic University e collaboratori hanno sequenziato completamente i genomi di 16 cultivar di Vibrio isolate da larve di anguilla, detriti marini di plastica, Sargassum e campioni di acqua di mare raccolti dai mari dei Caraibi e dei Sargassi dell’Oceano Atlantico settentrionale. Quello che hanno scoperto è che i patogeni Vibrio hanno la capacità unica di “attaccarsi” alle microplastiche e che questi microbi potrebbero semplicemente adattarsi alla plastica.
“La plastica è un nuovo elemento che è stato introdotto negli ambienti marini ed esiste solo da circa 50 anni”, ha affermato Tracy Mincer, Ph.D., autore principale corrispondente e assistente professore di biologia presso l’Harbour Branch Oceanographic Institute della FAU e Harriet L. Wilkes Honours College. “Il nostro lavoro di laboratorio ha dimostrato che questi Vibrio sono estremamente aggressivi e possono cercare e attaccarsi alla plastica in pochi minuti. Abbiamo anche scoperto che ci sono fattori di attaccamento che i microbi usano per attaccarsi alla plastica, ed è lo stesso tipo di meccanismo che usano i patogeni. “
Lo studio, pubblicato sulla rivista Water Research, illustra che i vibrioni dell’oceano aperto rappresentano un gruppo di microbi fino ad ora non descritto, alcuni dei quali rappresentano potenziali nuove specie, che possiedono una miscela di geni patogeni e a bassa acquisizione di nutrienti, che riflettono il loro habitat pelagico e i substrati e host che colonizzano. Utilizzando il genoma assemblato con metagenoma (MAG), questo studio rappresenta il primo Vibrio spp. genoma assemblato da detriti di plastica.
Lo studio ha evidenziato i geni patogeni dei vertebrati strettamente correlati al colera e ai ceppi batterici non colerici. I test fenotipici delle cultivar hanno confermato la rapida formazione di biofilm, le attività emolitiche e lipofosfolitiche, coerenti con il potenziale patogeno.
I ricercatori hanno anche scoperto che i geni della tossina zonula occludens o “zot”, descritti per la prima volta in Vibrio cholerae, che è una tossina secreta che aumenta la permeabilità intestinale, erano alcuni dei geni più altamente conservati e selezionati nei vibrioni che hanno trovato. Questi vibrioni sembrano entrare attraverso l’intestino, rimanendo bloccati nell’intestino e infettando in questo modo.
“Un’altra cosa interessante che abbiamo scoperto è un insieme di geni chiamati geni ‘zot’, che causa la sindrome dell’intestino permeabile”, ha detto Mincer. “Ad esempio, se un pesce mangia un pezzo di plastica e viene infettato da questo Vibrio, che poi si traduce in un intestino che perde e diarrea, rilascerà nutrienti di scarto come azoto e fosfato che potrebbero stimolare la crescita di Sargassum e altri organismi circostanti.”
I risultati mostrano alcuni Vibrio spp. in questo ambiente hanno uno stile di vita “onnivoro” che prende di mira ospiti sia vegetali che animali in combinazione con la capacità di persistere in condizioni oligotrofiche. Con l’aumento delle interazioni tra detriti marini uomo-sargasso-plastica, la flora microbica associata di questi substrati potrebbe ospitare potenti agenti patogeni opportunistici. È importante sottolineare che alcuni dati basati sulla coltivazione mostrano che il Sargassum spiaggiato sembra ospitare elevate quantità di batteri Vibrio.
“Non credo che a questo punto qualcuno abbia davvero considerato questi microbi e la loro capacità di causare infezioni”, ha affermato Mincer. “Vogliamo davvero rendere il pubblico consapevole di questi rischi associati. In particolare, si dovrebbe esercitare cautela per quanto riguarda la raccolta e la lavorazione della biomassa di Sargassum fino a quando i rischi non saranno esplorati in modo più approfondito”.
I coautori dello studio rappresentano il NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research, l’Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia della terra marina, l’Università Ludwig Maximilian di Monaco, Germania, la Emory University, l’Università di Amsterdam e il Marine Biological Laboratory.
Questa ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation (NSF) (concessione OCE-1155671 assegnata a Mincer), FAU World Class Faculty and Scholar Program (assegnata a Mincer), NSF (concessione OCE-1155571 assegnata a Linda A. Amaral-Zettler, Ph.D., autore corrispondente, NIOZ), NSF (concessione OCE-1155379 assegnata a Erik R. Zettler, Ph.D., coautore, NIOZ), borsa NSF TUES (DUE-1043468 assegnata a Linda Zettler e Erik Zettler ).
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