Nei flussi urbani, l'inquinamento farmaceutico persistente può far sì che le comunità microbiche acquatiche diventino resistenti ai farmaci. Così riporta un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Ecosfera .

Emma Rosi, spiega un ecologista acquatico presso il Cary Institute of Ecosystem Studies e autore principale dello studio, "Gli impianti di trattamento delle acque reflue non sono attrezzati per rimuovere molti composti farmaceutici. Eravamo interessati a come i microrganismi del flusso - che svolgono servizi ecosistemici chiave come la rimozione dei nutrienti e la decomposizione dei rifiuti di foglie - rispondono all'inquinamento farmaceutico".

I ricercatori hanno valutato la presenza di farmaci, inclusi antidolorifici, stimolanti, antistaminici, e antibiotici - in quattro corsi d'acqua a Baltimora, Maryland. Quindi hanno misurato la risposta microbica all'esposizione al farmaco. I siti di studio sono stati selezionati per rappresentare un gradiente di sviluppo, da suburbano a urbano.

I microrganismi come i batteri e le alghe crescono in complessi assemblaggi chiamati biofilm, i rivestimenti viscidi che si trovano sulle rocce nei letti dei torrenti. Queste comunità tassonomicamente diverse sono essenziali per mantenere la salute dell'acqua dolce. Guidano il ciclo dei nutrienti, abbattere i contaminanti, e formano la base della rete alimentare del torrente.

note di Rosi, "Diversi tipi di microbi possono resistere a diversi tipi e concentrazioni di sostanze chimiche sintetiche. Quando esponiamo i flussi all'inquinamento farmaceutico, stiamo inconsapevolmente alterando le loro comunità microbiche. Eppure si sa poco di cosa questo significhi per la funzione ecologica e la qualità dell'acqua".

I flussi analizzati fanno parte del Baltimore Ecosystem Study, e presentano differenze ben documentate nella contaminazione delle acque reflue e dei nutrienti. In un periodo di due settimane, campionatori passivi sono stati distribuiti nei flussi per catturare un'istantanea della presenza e dell'abbondanza di sei farmaci. Questi includevano:caffeina e anfetamine (stimolanti), paracetamolo e morfina (antidolorifici), sulfametossazolo (antibiotico), e difenidramina (antistaminico).

I risultati sono stati chiari:i flussi urbani avevano più inquinamento farmaceutico. Rispetto alle loro controparti suburbane, avevano entrambi un maggior numero di farmaci presenti, e concentrazioni di farmaco più elevate.

Nello stesso arco di due settimane, il team ha eseguito un test esplorando come le comunità microbiche in ciascuno dei quattro flussi hanno risposto all'esposizione alla caffeina, cimetidina, ciprofloxacina, e difenidramina. I contaminanti sono stati testati singolarmente, con un focus su quali specie microbiche potrebbero sopravvivere in presenza dei farmaci, e quanto efficacemente potrebbero funzionare.

Il coautore John J. Kelly della Loyola University di Chicago spiega:"Le comunità microbiche del flusso sono sensibili ai prodotti farmaceutici, che può sopprimere sia la respirazione che la produzione primaria. Abbiamo usato la respirazione come proxy per valutare la capacità dei microbi di mantenere la funzione biologica in presenza di farmaci».

Vasetti di prova contenenti le spugne farmaceutiche e di cellulosa target, che i microbi possono facilmente colonizzare, sono stati collocati nei quattro flussi. barattoli di controllo, contenente solo le spugne di cellulosa, sono stati posti vicino ai barattoli di prova. Quattordici giorni dopo, i vasi sono stati portati in laboratorio e analizzati per determinare la presenza e l'abbondanza di specie microbiche e la loro frequenza respiratoria.

Caffeina, cimetidina, e la ciprofloxacina ha portato a una riduzione della respirazione microbica in tutti i siti; la difenidramina ha avuto un effetto marginale. L'antibiotico ciprofloxacina ha avuto un effetto negativo sui tassi di respirazione, ma solo nei torrenti suburbani. Nei flussi urbani, la respirazione microbica era la stessa nei barattoli di prova esposti al farmaco e di controllo.

In seguito all'esposizione al farmaco, il tipo e l'abbondanza delle specie microbiche erano diversi nei siti urbani e suburbani. Nei flussi urbani, le comunità microbiche si sono spostate nella composizione delle specie ed erano più in grado di mantenere i tassi di respirazione. Ciò indica che questi flussi ospitano microbi resistenti che possono prosperare quando le specie non resistenti non possono più sopravvivere.

Rosi spiega, "Sospettiamo che, poiché i flussi urbani hanno ricevuto frequenti input farmaceutici su lunghi tempi, in questi flussi si sono sviluppate sacche di microbi resistenti ai farmaci. Sono pronti a colonizzare substrati, anche in presenza di farmaci. Di fronte all'esposizione farmaceutica, questi microbi resistenti possono mantenere la funzione ecologica, anche quando altre specie sono state eliminate."

Mentre le comunità microbiche possono adattarsi e prosperare in presenza di input farmaceutici persistenti, non tutti i microbi sono uguali in termini di impatto sulla qualità dell'acqua e sulla salute umana. Per esempio, specie batteriche del genere Aeromonas, che si trova nel corso d'acqua più urbanizzato, sono strettamente associati a malattie umane e malattie gastrointestinali.

Kelly conclude, "La gestione efficace delle nostre acque dolci richiede la comprensione di come i contaminanti, compresi i prodotti farmaceutici, impatto sulle comunità microbiche. I nostri risultati mostrano che i biofilm possono essere sorprendentemente resistenti. Gli impatti ecologici più ampi dei cambiamenti nella composizione delle specie microbiche, così come gli effetti della soppressione del funzionamento microbico in più corsi d'acqua rurali, restano questioni importanti da esplorare."