Los patógenos Vibrio tienen la capacidad única de "pegarse" a los microplásticos
Un nuevo estudio descubre cómo la interacción entre Sargassum spp., los desechos plásticos marinos y la bacteria Vibrio crea la tormenta "patógena" perfecta que tiene implicaciones tanto para la vida marina como para la salud pública. La bacteria Vibrio se encuentra en aguas de todo el mundo y es la principal causa de muerte en humanos del medio ambiente marino.
Por ejemplo, Vibrio vulnificus, a veces denominada bacteria carnívora, puede causar enfermedades transmitidas por alimentos potencialmente mortales por el consumo de mariscos, así como enfermedades y muerte por infecciones de heridas abiertas.
Desde 2011, el Sargassum, poblaciones de vida libre de macroalgas marrones, se han estado expandiendo rápidamente en el Mar de los Sargazos y otras partes del océano abierto, como el Gran Cinturón de Sargassum del Atlántico, incluidos frecuentes y sin precedentes eventos de acumulación de algas marinas en las playas. Los desechos plásticos marinos, que se encontraron por primera vez en las aguas superficiales del Mar de los Sargazos, se han convertido en una preocupación global y se sabe que en el medio ambiente marino persisten décadas más que los sustratos naturales.
Actualmente, se sabe poco sobre la relación ecológica de los vibriones con el sargazo. Además, faltan pruebas genómicas y metagenómicas de si los vibriones que colonizan los desechos plásticos marinos y el sargazo podrían infectar a los humanos. A medida que el verano se pone en marcha y se realizan esfuerzos para encontrar soluciones innovadoras para reutilizar el sargazo, ¿Podrían estos sustratos representar una triple amenaza para la salud pública?
Investigadores de Florida Atlantic University y colaboradores secuenciaron completamente los genomas de 16 cultivares de Vibrio aislados de larvas de anguila, desechos plásticos marinos, sargazo y muestras de agua de mar recolectadas en los mares del Caribe y los sargazos del Océano Atlántico Norte. Lo que descubrieron es que los patógenos Vibrio tienen la capacidad única de "pegarse" a los microplásticos y que estos microbios podrían estar adaptándose al plástico.
Imagen: Residuos de plástico: El metagenoma de Vibrio muestra un complemento completo de genes patógenos.
"El plástico es un elemento nuevo que se ha introducido en los entornos marinos y solo existe desde hace unos 50 años", dijo Tracy Mincer, autora principal correspondiente y profesora asistente de biología en el Instituto Oceanográfico Harbor Branch de la FAU y el Harriet L. Wilkes Honors College.
"Nuestro trabajo de laboratorio mostró que estos Vibrio son extremadamente agresivos y pueden buscar y adherirse al plástico en cuestión de minutos. También encontramos que hay factores de unión que los microbios usan para adherirse a los plásticos, y es el mismo tipo de mecanismo que usan los patógenos".
El estudio ilustra que los vibriones de mar abierto representan un grupo de microbios no descrito hasta ahora, algunos representan nuevas especies potenciales, que poseen una combinación de genes patógenos y de baja adquisición de nutrientes, lo que refleja su hábitat pelágico y los sustratos y huéspedes que colonizan.
El estudio ilustra que los vibriones de mar abierto representan un grupo de microbios no descrito hasta ahora, algunos representan nuevas especies potenciales, que poseen una combinación de genes patógenos y de baja adquisición de nutrientes, lo que refleja su hábitat pelágico y los sustratos y anfitriones que colonizan. Utilizando el genoma ensamblado en metagenoma (MAG), este estudio representa el primer Vibrio spp. genoma ensamblado a partir de desechos plásticos.
El estudio destacó los genes patógenos de vertebrados estrechamente relacionados con el cólera y las cepas bacterianas no relacionadas con el cólera. Las pruebas de fenotipo de los cultivares confirmaron la formación rápida de biopelículas, actividades hemolíticas y lipofosfolíticas, consistentes con el potencial patógeno.
Imagen: (Prueba de agar sangre a la izquierda; fenotipo de hemólisis β a la derecha): más del 40 por ciento de los aislados de Vibrio derivados del plástico mostraron actividad hemolítica, consistente con el potencial patógeno. Crédito: Tracy Mincer, Florida Atlantic University
Los investigadores también descubrieron que los genes de la toxina zonula occludens o "zot", descritos por primera vez en Vibrio cholerae, que es una toxina secretada que aumenta la permeabilidad intestinal, fueron algunos de los genes más retenidos y seleccionados en los vibriones que encontraron. Estos vibrios parecen estar entrando por el intestino, atascándose en los intestinos e infectando de esa manera.
"Otra cosa interesante que descubrimos es un conjunto de genes llamados genes 'zot', que causan el síndrome del intestino permeable", dijo Mincer. "Por ejemplo, si un pez come un trozo de plástico y se infecta con este Vibrio, lo que luego provoca un intestino permeable y diarrea, liberará nutrientes de desecho como nitrógeno y fosfato que podrían estimular el crecimiento de sargazo y otros organismos circundantes".
Los hallazgos muestran algunas Vibrio spp. en este entorno tienen un estilo de vida 'omnívoro' que se dirige tanto a plantas como a animales anfitriones en combinación con la capacidad de persistir en condiciones oligotróficas. Con el aumento de las interacciones entre humanos, sargazo y desechos plásticos marinos, la flora microbiana asociada de estos sustratos podría albergar potentes patógenos oportunistas. Es importante destacar que algunos datos basados en cultivos muestran que el sargazo varado parece albergar grandes cantidades de bacterias Vibrio.
"No creo que en este momento nadie haya considerado realmente estos microbios y su capacidad para causar infecciones", dijo Mincer. "Realmente queremos que el público sea consciente de estos riesgos asociados. En particular, se debe tener precaución con respecto a la cosecha y el procesamiento de la biomasa de sargazo hasta que los riesgos se exploren más a fondo".
El estudio ha sido publicado en la revista Water Research: Sargasso Sea Vibrio bacteria: underexplored potential pathovars in a perturbed habitat
