MichaelisScientists/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Plasticvervuiling schaadt de mariene bacteriën die instaan voor 10 procent van de zuurstofproductie

Tien procent van de zuurstof die we inademen komt van slechts een soort bacterie in de oceaan. Bij tests in het laboratorium is gebleken dat deze bacteriën gevoelig zijn voor plasticvervuiling. Chemische stoffen die aan plastics toegevoegd worden, lekken eruit en belemmeren de groei, de fotosynthese en de zuurstofproductie van de bacteriën. Ze veranderen ook de uitdrukking van een groot aantal genen van de bacterie, zo blijkt uit een studie van de Australische Macquarie University. 

"We ontdekten dat blootstelling aan chemicaliën die uit plasticvervuiling weglekken, de groei, de fotosynthese en de zuurstofproductie verstoort van Prochlorococcus, de meest voorkomende fotosynthetische bacterie in de oceaan", zei doctor Sasha Tetu in een mededeling van de Macquarie University. Tetu is onderzoeker aan de universiteit en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie.

"Nu zouden we willen onderzoeken of plasticvervuiling hetzelfde effect heeft op de bacteriën in de oceaan." 

Geschat wordt dat plasticvervuiling elk jaar meer dan 11 miljard euro economische schade toebrengt aan mariene ecosystemen. Het probleem wordt er alleen maar erger op, en geschat wordt dat tegen 2050 de totale plasticvervuiling in de wereldzeeën meer zal wegen dan de biomassa van de vissen.

"Deze vervuiling kan een aantal chemische additieven laten weglekken in het mariene milieu, maar het gevaar dat deze weglekkende stoffen vormen voor het mariene leven, heeft tamelijk weinig aandacht gekregen, in tegenstelling met het gevaar dat plasticvervuiling vormt voor dieren die plasticdeeltjes inslikken, of verstrikt raken in plastic", zei doctor Lisa Moore, een mede-auteur van de nieuwe studie.

De meeste plastic-polymeren - lange moleculen - worden beschouwd als erg stabiel - vandaar dat plastic zo moeilijk afbreekt - en biologisch inert - ze oefenen geen chemische invloed uit op levende wezens. Tijdens de productie van plastic worden er echter verschillende chemische stoffen aan toegevoegd die meestal niet chemisch gebonden zijn aan de polymeren, en die dus uit het plastic kunnen weglekken. Het gaat dan onder meer om overblijfselen van catalysatoren, oplosmiddelen, zachtmakers, metalen, kleurstoffen, vlamvertragers, UV-stabilisatoren, anti-oxidanten en antimicrobische stoffen. 

Het team van de Macquarie University heeft nu voor het eerst onderzocht welke effecten deze chemische stoffen hebben op de kleinste levensvormen in onze oceanen, photosynthetische mariene bacteriën.

Een jan-van-gent zit verstrikt in een stuk net dat de vogels zelf gebruikt hebben om hun nest te bouwen in Helgoland. Uwe Schmid/www.niederrhein-foto.de/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Prochlorococcus

"We bekeken een groep piepkleine, groene bacteriën die Prochlorococcus genoemd worden, en die de meest voorkomende fotosynthetische organismen op aarde zijn, met een wereldwijde populatie van zo'n drie quadriljard individuen", zei doctor Tetu. Een quadriljard is 10 tot de 27e, een 1 met 27 nullen. 

Deze microben verzetten bergen, bij wijze van spreken, wat de productie van koolhydraten en zuurstof in de oceanen door middel van fotosynthese betreft. 

"Deze minuscule micro-organismen zijn van levensbelang voor het mariene voedselweb, dragen bij tot de koolstofcyclus en er wordt van gedacht dat ze verantwoordelijk zijn voor tot wel 10 procent van de wereldwijde zuurstofproductie", zei doctor Moore in de persmededeling. "Als je tien keer inademt, is de zuurstof in een van die tien ademhalingen te danken aan deze kleine kereltjes, en toch is er bijna niets geweten over hoe mariene bacteriën als Prochlorococcus reageren op vervuilende stoffen die de mens in de oceanen brengt."  

Kunstmatig gekleurde Prochlorococcus-bacteriën onder een elektronenmicroscoop. Het schaalstreepje onderaan is 100 nanometer, 0,0001 millimeter. Chisholm Lab/Public domain

Uitdrukking van genen veranderd

In hun labo stelde het team twee stammen van Prochlorococcus, die op verschillende diepten in de oceaan gevonden worden, bloot aan de chemische stoffen die weglekken uit twee veel gebruikte plastic producten - grijze boodschappentassen, gemaakt van HDPE (hogedichtheidpolyethyleen) en matten van PVC (polyvinylchloride).

Ze ontdekten dat blootstelling aan deze chemicaliën de groei en het functioneren van deze microben belemmerde - en ook de hoeveelheid zuurstof die ze produceerden verminderde. Daarnaast veranderden de chemische stoffen het al dan niet tot uitdrukking komen van een groot aantal van de genen van Prochlorococcus

"Onze gegevens tonen aan dat plasticvervuiling een verstrekkende impact kan hebben op ecosystemen, naast de bekende effecten op macro-organismen, zoals zeevogels en schildpadden", zei Tetu. 

"Als we echt de totale impact van plasticvervuiling op het mariene milieu willen begrijpen, en manieren willen vinden om die minder erg te maken, moeten we de impact ervan bekijken op bepaalde sleutelgroepen van microben, waaronder de fotosynthetische microben."

De studie van de onderzoekers van de Macquarie University en hun collega's van de University of New South Wales en de Deense Københavns Universitet is verschenen in Communications Biology van Nature.

Een Prochlorococcus-bacterie staat op het punt zich te delen. Het schaalstreepje bovenaan is 500 nanometer, 0,0005 millimeter. Chisholm Lab/Public domain