Микропластик нарушает микробиом и ферментацию у сельскохозяйственных животных
Международное исследование показало, что микропластик, повсеместно присутствующий в сельскохозяйственной среде, взаимодействует с микробной экосистемой в рубце — первом отделе желудка жвачных животных — и нарушает её работу.
«Наша работа — первый шаг к пониманию биологических последствий воздействия микропластика на сельскохозяйственных животных», — заявил ведущий исследователь Даниэль Бруггер. — Существует острая необходимость в in vivo исследованиях, чтобы лучше понять влияние на здоровье животных и безопасность пищевых продуктов».
Исследование, проведённое совместно учёными из Университета Хельсинки, Цюрихского университета, Университета Хоэнхайма и Мюнхенского технического университета, проливает свет на то, как микропластик трансформируется в пищеварительной системе животных, и подчёркивает потенциальные риски для их здоровья, продуктивности и безопасности пищевых продуктов. Статья опубликована в Journal of Hazardous Materials.
В лабораторной системе ферментации исследователи инкубировали жидкость из рубца коров с сеном или ячменём и пятью распространёнными типами микропластика: полимолочной кислотой (PLA), полигидроксибутиратом (PHB), полиэтиленом высокой плотности (HDPE), поливинилхлоридом (PVC) и полипропиленом (PP). Пластики тестировались в различных размерах частиц и дозах для оценки их влияния на ферментацию, микробную активность и сами пластики.
Ключевые выводы:
- Все протестированные микропластики не оставались инертными в рубце, а взаимодействовали с микробной экосистемой, изменяя ферментацию и функции микробов.
- Их присутствие последовательно снижало совокупное производство газа — ключевой показатель общей активности ферментации — независимо от типа пластика, размера частиц или дозы.
- Общая исчезаемость сухого вещества увеличивалась с добавлением микропластика, что позволяет предположить, что во время ферментации разлагалась не только пища, но и часть пластика, потенциально уменьшая его размер и повышая риск проникновения в ткани.
- В инкубациях на основе ячменя микробная активность смещалась: белки, связанные со стрессовыми реакциями, увеличивались, а участвующие в метаболизме углеводов и аминокислот — снижались, что типично для микробного стрессового ответа.
Результаты показывают, что микропластик нарушает нормальный микробный метаболизм и, вероятно, частично разлагается микробами рубца на более мелкие фрагменты.
Последствия для сельского хозяйства и безопасности пищевых продуктов
Исследование заполняет важный пробел в знаниях о поведении микропластика в пищеварительной системе сельскохозяйственных животных. Ранее было известно, что животные подвергаются воздействию микропластика через загрязнённые почвы и корма, но было неясно, остаются ли эти частицы неизменными или взаимодействуют с микробиомом.
«Наше исследование впервые показывает, что микропластик не просто проходит через пищеварительный тракт животных. Вместо этого он взаимодействует с микробиомом кишечника, изменяет процессы ферментации и частично разрушается», — говорит профессор Яна Зайферт.
«Это означает, что сельскохозяйственные животные не являются пассивными получателями пластикового загрязнения; их пищеварительная система может действовать как биореактор, трансформирующий микропластик и перераспределяющий его внутри сельскохозяйственных систем».
Однако результаты также вызывают серьёзную озабоченность. Нарушенный, менее эффективный микробиом может негативно повлиять на здоровье и продуктивность животных. Кроме того, более мелкие фрагменты пластика, образующиеся при пищеварении, могут легче всасываться в ткани, потенциально попадая в пищевую цепь человека. Этот риск может быть особенно выражен у молодых или ослабленных животных с более проницаемыми кишечными барьерами.
Как избежать попадания пластика в пищевую цепь?
Исследователи поднимают вопрос о необходимости лучшего управления использованием пластика в сельском хозяйстве (плёнки для силоса, упаковочные материалы, осадок сточных вод на полях), чтобы снизить загрязнение микропластиком кормов для животных.
«Загрязнение пластиком — это не просто экологическая проблема "где-то там". Оно имеет прямые биологические последствия для сельскохозяйственных животных и, потенциально, для людей через пищевую цепь», — подчёркивает профессор Кордт Цолльфранк.
Исследование также закладывает научную основу для будущих оценок риска и мониторинга. Регуляторы, ветеринары и производители кормов теперь имеют экспериментальные доказательства того, что микропластик взаимодействует с микробиомом рубца и частично трансформируется. Это необходимо учитывать при определении допустимых уровней загрязнения и разработке методов обнаружения пластика в кормах, навозе и продуктах животного происхождения.
«Наши выводы также могут помочь в будущих исследованиях взаимодействия микропластика с микробиомом у нежвачных видов, таких как свиньи, хотя это ещё предстоит проверить на этих животных», — говорит Бруггер.