Пластиковые бутылки – главный объект-загрязнитель в океане. Каждую минуту в воду попадает примерно 1 кубометр этого вида отходов, и чаще всего речь идёт о бутылках из полиэтилентерефталата (ПЭТ).
Недавнее исследование обнаружило две бактерии, способные разрушать ПЭТ или, как гласили заголовки, «поедать пластик». Известные как Thioclava sp. BHET1 и Bacillus sp. BHET2, бактерии изучали в изолированном виде в лаборатории, но обнаружили их в океане.
Бактерии – последний пример новых организмов, которые, кажется, растут в уникальной среде – пластисфере.
Подобно атмосфере, магнитосфере и гидросфере, пластисфера – это определённый регион. Но это также экосистема – такая же, как сибирские степи или коралловые рифы. Пластисфера – это пластифицированная морская среда.
Самым известным местом скопления пластиковых отходов, переносимых по морю, является мусорный остров в Тихом океане – своего рода пластиковый суп, и площадь такой «тарелки» примерно вдвое превышает площадь Франции.
И всё было бы не так страшно, если бы мусорным островом загрязнение и ограничивалось, но реальность такова, что пластик есть повсюду.
Впервые описанный в исследовании 2013 года для обозначения совокупности организмов, колонизирующих пластик, включая бактерии и грибы, этот термин с тех пор расширился. В настоящее время он охватывает более крупные организмы: от крабов до медуз, которые плывут по океанам на морском пластике.
Этот термин был придуман Линдой Амарал-Зеттлер, морским микробиологом из Королевского института морских исследований Нидерландов.
«В 2010 году мы планировали собрать образцы пластика для предстоящего круиза, чтобы охарактеризовать биопленки [организмы, которые прилипают друг к другу и другим предметам] на пластике, – говорит Амарал-Зеттлер. Я пыталась придумать удобный термин для описания сообщества и придумала “пластисферу”».
Термин появился недавно, но его надо отделять от самого явления.
«Пластисфера существует с тех пор, как существует пластик», – говорит Амарал-Зеттлер.
Чем-то новым стало наше понимание того, насколько сложной экосистемой может быть мир пластика. В пластисфере есть организмы, которые фотосинтезируют; есть хищники и жертвы, симбионты и паразиты, и благодаря этому в ней возможен «полный спектр вероятных взаимодействий, как и в других экосистемах», – говорит Амарал-Зеттлер.
«Если мы возьмем определение экосистемы как «биологического сообщества взаимодействующих организмов и их физической среды», то это почти наверняка верно и для пластосферы», – говорит Робин Райт из отдела фармакологии Университета Далхаузи в Канаде и авторка июньского исследования.
Еще одна уникальная особенность пластосферы заключается в том, что ее изобрели люди. Все остальные экосистемы развивались миллионы лет.
«Я не думаю, что это обязательно важно, что она не является естественной по происхождению, потому что все элементы пластосферы по-прежнему «естественные», но нас скорее волнует вопрос масштаба», – говорит Райт.
В отличие от большинства материалов, встречающихся в природе, пластик очень прочный и стойкий, что позволяет размножаться и распространяться прикрепленным организмам по огромной площади.
Кроме того, исследование, проведенное в прошлом году, обнаружило, что определенные цвета пластика влияют на разнообразие микробов, населяющих их: сообщества на синих микропластиках имеют более богатое разнообразие, чем на желтых или прозрачных пластиках. Есть также опасения по поводу организмов, колонизирующих пластик, которые могут путешествовать по миру. Исследование Амарал-Зеттлер, проведенное в 2013 году, обнаружило Vibrio, тип бактерий, который, как известно, содержит несколько видов патогенов, в том числе некоторые, связанные с гастроэнтеритом.
Райт скептически относится к этому, хотя в пластосфере есть потенциальная укрытие для болезнетворных микроорганизмов.
«На самом деле нет конкретных доказательств того, что пластмассы представляют большую опасность, чем любая другая поверхность, на которой обитают бактерии, или любая другая область окружающей среды», – говорит она.
Для ученых само по себе присутствие пластосферы является менее очевидной проблемой, чем ее потенциальная опасность для здоровья. Большая часть пластика попадает на свалку, но почти треть его попадает в море. Тот, что не тонет, становится домом для всех видов микробов, у которых в противном случае не было бы никакого дома.
Бактерии проникают внутрь, потому что, когда пластмассы погружаются в воду, они притягивают углерод, железо, азот и фосфор, который, в свою очередь, привлекает микробы. Иногда это называют эффектом Зобелла в честь морского микробиолога Клода Зобелла.
Что происходит потом, по большей части неизвестно.
«В настоящее время это все еще очень активная область исследований», – говорит Райт.
Есть две основные области исследования: потенциальные патогены в пластосфере и возможность некоторых микробов разлагать углеводороды.
Пожиратели пластика, выявленные в прошлом месяце, не уникальны для океана. В 2016 году японские ученые обнаружили на свалке Ideonella sakaiensis – вид бактерий, в которых вырабатывался фермент, позволяющий им поедать пластик.
Но другое исследование, проведенное в том же году, показало, что по сравнению с бактериями в окружающих водах, бактерии в пластосфере обладают богатым набором генов, что свидетельствует о том, что они адаптировались к «образу жизни, привязанному к поверхности».
Ученые предупреждают, что важно не думать о них как о недавних мутантах.
«Хотя пластмассы – относительно новый материал в эволюционном масштабе времени, химические вещества, из которых они сделаны, не новы – в основном это компоненты нефти, – говорит Райт. – Таким образом, у бактерий были миллионы лет, чтобы разработать механизмы разложения химических веществ, из которых они состоят».
Может ли пластисфера развиваться таким образом, что бактерии съедят ее или, по крайней мере, помогут нам определить способы расщепления наших пластиковых отходов?
«Микробы на пластмассе будут ключевым местом в борьбе с пластиком», – говорит Райт.
Но хотя Амарал-Зеттлер признает, что некоторые микробы действительно могут питаться пластиком, уже подвергшимся УФ-деградации, она предостерегает учёных от того, чтобы те слишком высоко оценивали возможности микробов.
«Важно понимать, что исследования, посвященные бактериям, «поедающим пластик», предоставляют этим бактериям единственный источник углерода, –- говорит она. Это контрастирует с тем, что встречается в природе».
Лабораторные исследования также не принимают во внимание океанические условия, объясняет Райт, такие как различные температуры, погода или присутствие других организмов.
«Но, – добавляет она, – даже знание того, что это теоретически возможно, – действительно большой шаг в правильном направлении».
Так же, как наш собственный желудочно-кишечный микробиом, который чрезвычайно важен для нашего общего здоровья, микробиом пластосферы также играет «важную роль», говорит Амарал-Зеттлер. Поскольку мы изменили нашу планету до такой степени, что эти микробы эволюционировали, чтобы соответствовать нашим пластифицированным океанам, понимание новой экосистемы, которую мы, кажется, случайно создали, имеет решающее значение.
«Хорошо это или плохо, но как и пластик, – говорит она, – пластисфера никуда не денется».