La curiosità di un pescatore ha portato all'identificazione della correlazione tra le comunità microbiche nei luoghi ricreativi di acqua dolce e i cambiamenti ambientali stagionali, secondo un team di ricercatori della Penn State.

Zachary Weagly, laureato nel 2018 alla Penn State Berks e appassionato pescatore, notò che la qualità dell'acqua in cui pescava cambiava con l'ambiente locale. Ha chiesto a Tami Mysilwiec, professore associato di biologia e uno dei suoi insegnanti, se potesse usare alcune delle Biolog Ecoplates del suo laboratorio per testare l'acqua e un tre siti, è iniziato il progetto pluriennale per testare l'acqua dolce nello spartiacque Blue Marsh in Pennsylvania.

"Zach è venuto da me perché è un avido pescatore e il nostro campus confina con un affluente del fiume Schuylkill, Tulpehocken Creek, " ha detto Mysilwiec. "Quando è andato a pescare ha notato cambiamenti nell'acqua e nel pesce in vari momenti.

Le Biolog Ecoplate sono disponibili in commercio e contengono tre set di pozzetti identici che testano 31 diverse forme di sostanze chimiche contenenti carbonio. Le comunità batteriche hanno modelli di reazione identificabili su queste piastre e i ricercatori possono caratterizzare le comunità e monitorare i cambiamenti in esse nel tempo e nei cambiamenti ambientali.

Il primo sito testato è su un torrente che riceve il deflusso da terreni agricoli. Il secondo sito è un lago con una diga artificiale che è insolita perché l'acqua defluisce dal lago dal basso anziché cadere su uno sfioratore. Il terzo sito è a valle in un'area con complessi industriali, un ospedale e un aeroporto.

"I tre siti si trovano in tre diverse aree ambientali, " ha detto Mysilwiec. "La qualità dell'acqua cambia su base stagionale, il che porta alla domanda su cosa succede ai potenziali agenti patogeni".

Le piastre di prova possono fornire un'idea di cosa amano mangiare i microbi nell'acqua, e da ciò, un profilo dei batteri è possibile. Alcune delle sostanze chimiche testate sono antibiotici, nutrienti, fattori di crescita e altri metaboliti.

I ricercatori, tra cui Jill M. Felker, tecnologo di ricerca presso Penn State Berks e studente laureato presso Antioch New England, e Katherine H. Baker, professore associato emerito nella Scuola di Scienze, Ingegneria e tecnologia presso Penn State Harrisburg, esaminato la conta batterica di E. coli ed Enterococchi, perché questi sono i due batteri che l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti usa per decidere se i corsi d'acqua ricreativi sono sicuri.

"Abbiamo scoperto che il lago vicino al sondaggio superava gli importi accettabili il 93% delle volte, " ha detto Felker. "Abbiamo anche scoperto che a seconda della stagione, E. coli potrebbe essere superiore del 36 percento rispetto a quanto misurato in precedenza e gli Enterococchi potrebbero essere superiori dell'86 percento rispetto a quanto misurato in precedenza.

"Non sappiamo perché questo accade, " ha continuato. I ricercatori si chiedono se siano fosfati e nitrati nel deflusso dall'agricoltura dal bestiame o dai fertilizzanti.

I ricercatori hanno anche utilizzato il sequenziamento ribosomiale 16S per catturare un'istantanea dei batteri patogeni nei campioni. Il gene 16S rRNA è presente in tutti i batteri e le differenze in questo gene possono identificare i tipi batterici. I ricercatori riferiscono oggi (14 agosto) alla riunione annuale della Ecological Society of America a Louisville, Kentucky, che vi erano differenze stagionali in tutti e tre i siti e tra i tre siti. I livelli di nitrati e fosfati sono aumentati nel tardo autunno ea metà primavera. Hanno scoperto che le popolazioni microbiche variavano tra i tre siti, con un numero di colonie in aumento nei mesi più caldi e con un picco quando l'uso umano delle vie d'acqua era più alto.

Segni di uso umano erano i livelli di sostanze chimiche utilizzate nei prodotti per la cura personale e nelle pratiche agricole.

I ricercatori hanno notato che "le pratiche umane comuni possono potenzialmente cambiare la chimica di un corso d'acqua, portando alla selezione preferenziale di comunità microbiche patogene."