Nel 2050 saremo sommersi da 12000 Mt (megatonnellate) di plastica, abbandonate nell’ambiente. Una frazione delle tonnellate rilasciate ogni giorno è rappresentata dalle microplastiche (MPs), frammenti di plastica dalla variegata composizione chimica di dimensioni intorno alle decine/centinaia di micrometri (un micrometro è un millesimo di millimetro). Ingenti quantità di MPs sono continuamente rilasciate nei sistemi acquatici dalle industrie di tutto il mondo e dalla degradazione dei rifiuti plastici. Se le MPs ci sembrano di dimensioni irrelevanti per la vita date le dimensioni con cui siamo comunemente abituati a confrontarci, possono invece costituire un mondo per un organismo unicellulare come un batterio.

Le MPs costituiscono un inquinante molto incidente su diversi ecosistemi in quanto possono agire come spugna, assorbendo materiali organici e sostanze chimiche, come metalli pesanti, antibiotici, pesticidi e altri xenobiotici (Hirai et al., 2011; Jahnke et al., 2017). In virtù delle loro proprietà assorbenti, le MPs possono esser colonizzate da differenti comunità microbiche, che vivono attaccandosi ai frammenti di plastica (Oberbeckmann et al., 2016). Per questo motivo le MPs rappresentano delle nicchie specifiche per la vita microbica e collettivamente costituiscono la cosiddetta “Plastisfera” (“The Plastisphere”, Keswani et al., 2016). Inoltre, in ogni ecosistema acquatico le MPs possono esser trasportate per enormi distanze e agiscono quindi come vettori per batteri patogeni, alghe tossiche e specie aliene.

Tornando alla colonizzazione delle MPs da parte dei batteri, come fanno questi organismi unicellulari a trarre vantaggio da questo particolare sito di annidamento? Alcune tipologie di batteri sono in grado di formare un biofilm sulla superficie delle MPs. Il biofilm rappresenta uno stato di aggregazione microbica in cui una o solitamente più specie aderiscono ad una superficie mediante la secrezione di sostanze adesive (soprattutto esopolisaccaridi). Il vantaggio di questo stile di vita sociale sarebbe quello di aumentare lo scambio di materiale genetico tra i batteri, oltre a fare in modo che le singole cellule si specializzino e cooperino per il sostentamento della comunità. Il DNA rilasciato nella matrice del biofilm può essere acquisito dai batteri più vicini, anche appartenenti a specie differenti. In poche parole le MPs costituiscono il luogo ideale dove i batteri possono scambiare materiale genetico, conferendo occasionalmente ai vicini proprietà di resistenza intrinseca agli antibiotici o ad altre sostanze ad attività antimicrobica. Il biofilm stesso costituirebbe una barriera fisica per la penetrazione di diverse sostanze, tra cui antibiotici, rappresentando un determinante di resistenza intrinseco all’attività numerosi antimicrobici. In questo rave party microbico, le MPs costituiscono il punto d’incontro di questo scambio culturale tra batteri, funghi ed altri microrganismi, presentando proprietà strutturali che favoriscono l’adesione di molte tipologie di microrganismi (Fig. 1).

Un’interessante branca della ecologia microbica il cui studio è ancora in fase embrionale, è rappresentato dunque dai cosiddetti biofilm da plastica e il loro potenziale nel trasferimento genico orizzontale (TGO), ovvero nel passaggio di DNA da un batterio ad un altro.

Il problema delle plastiche negli ambienti acquatici sta divenendo un hot topic proprio in questi ultimi anni, e ormai rientra nelle tematiche prese in considerazione in varie conferenze di microbiologia, argomento trattato in differenti sezioni relative al riscaldamento globale e alla crisi climatica.

Se siete interessati ad approfondimenti sui meccanismi alla base del TGO o su come e che implicazioni abbia il biofilm microbico fateci sapere! Stay tuned!

Immagine in evidenza: Oregon State University, CC BY-SA 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0&gt;, via Wikimedia Commons

Autori: Luca Gallitelli e Massimiliano Lucidi

Reference:
Arias-Andres et al., 2018. Microplastic pollution increases gene exchange in aquatic ecosystems.

Rummel et al., 2017. Impacts of Biofilm Formation on the Fate and Potential Effects of Microplastic in the Aquatic Environment