Бактериальные системы очистки воды могут помочь предотвратить распространение устойчивости к антибиотикам
Многие очистные сооружения используют мембранные биореакторы (MBRs), в которых бактериальные сообщества потребляют и разлагают загрязнители, делая воду безопасной для повторного использования.
Пейинг Хонг и коллеги из Центра опреснения и повторного использования воды Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) исследовали, как специфические загрязнители в воде влияют на эти бактерии, и выявили потенциальное преимущество для одного конкретного класса мембранных биореакторов.
Микробы в этих биореакторах могут быть потребляющими кислород аэробными бактериями или анаэробными бактериями, не требующими кислорода. Хонг отметила, что анаэробные мембранные биореакторы имеют значительные преимущества, включая очень стабильные бактериальные популяции, которые более эффективно перерабатывают загрязнители. Они также более экономически эффективны.
До исследования Хонг было мало известно о том, как состав сточных вод, включающий бытовую химию, антибиотики и фармацевтические препараты, влияет на целостность этих различных сообществ.
«Мы изучили влияние этих соединений на структуру микробных сообществ в двух системах MBR, экспрессию их генов и наличие генов устойчивости к антибиотикам», — сказала Хонг.
Её команда протестировала два миниатюрных мембранных биореактора с модельными сточными водами, содержащими определённые количества обычных химических загрязнителей. И анаэробное, и аэробное сообщества изменились в ходе воздействия, причём численность определённых видов в каждом биореакторе увеличилась или уменьшилась.
Исследователи также наблюдали популяционные изменения в экспрессии генов, которые позволяют бактериям разлагать биологические отходы, хотя оба биореактора оставались стабильными с течением времени.
Потенциальная проблема мембранных биореакторов заключается в том, что постоянное воздействие антибиотиков в сточных водах будет способствовать развитию генов лекарственной устойчивости, которые, в свою очередь, могут попасть в окружающую среду. Однако команда Хонг обнаружила явное преимущество анаэробной системы.
«Уровни генов устойчивости к антибиотикам были значительно ниже по сравнению с аэробной системой, даже при схожих концентрациях антибиотиков», — отметила она.
Эти результаты предоставляют ещё один весомый аргумент в пользу использования анаэробных мембранных биореакторов. Сейчас Хонг исследует другие потенциальные преимущества этой технологии.
Среди приоритетов её группы — изучение того, имеют ли анаэробные системы преимущество в удалении микробов из сточных вод, и более глубокий анализ влияния отдельных загрязняющих соединений на работу биореактора.
«Мы надеемся показать, что микробные сообщества в анаэробных системах достаточно устойчивы, чтобы адаптироваться к высоким концентрациям органических микрозагрязнителей, сохраняя при этом высокую эффективность очистки воды», — сказала Хонг.