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Oct 14, 2023

현재 수준의 미세플라스틱 오염은 야생 바닷새의 장내 미생물군집에 영향을 미칩니다

자연생태와 진화

자연 생태학 및 진화 7권, 698~706페이지(2023)이 기사 인용

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미세플라스틱은 전 세계적으로 환경을 오염시키고 수많은 종이 섭취하여 건강에 다양한 방식으로 영향을 미칩니다. 영향을 받을 수 있는 건강의 주요 측면은 장내 미생물군집이지만 이러한 영향은 상대적으로 탐구되지 않았습니다. 여기에서 우리는 미세 플라스틱을 만성적으로 섭취하는 두 종의 바닷새, 즉 북부 풀마르(Northern fulmars)와 코리 전단수(Cory's shearwaters)에서 미세 플라스틱이 앞방 및 배설강 미생물 군집의 변화와 연관되어 있는지 조사했습니다. 장내 미세플라스틱의 양은 장내 미생물 다양성 및 구성과 유의미한 상관관계가 있었습니다. 미세플라스틱은 공생 미생물총의 감소, (인수감염) 병원체 및 항생제 내성 및 플라스틱 분해 미생물의 증가와 관련이 있었습니다. 이러한 결과는 환경적으로 관련된 미세플라스틱 농도 및 혼합물이 야생 바닷새의 장내 미생물군집 변화와 연관되어 있음을 보여줍니다.

미세플라스틱은 야생동물과 인간의 건강에 새로운 위협이 되고 있습니다1,2. 이 작은(<5mm) 플라스틱 입자는 수역, 토양 및 공기를 오염시킵니다1,3. 미세플라스틱은 어디에나 존재하기 때문에 인간을 포함하여 노출된 동물에 대한 잠재적인 부정적인 건강 영향을 확인하기 위한 광범위한 연구가 촉진되었습니다1,3. 연구에 따르면 미세플라스틱은 동물과 동물의 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다3. 이러한 연구에도 불구하고 미세플라스틱 섭취가 장내 미생물 군집에 미치는 영향에 대한 우리의 이해는 부족합니다.

미생물군집은 숙주 종과 진화적 공생 관계를 형성한 신체의 특정 부위에 있는 미생물의 집합체입니다4. 따라서 미생물군집은 영양, 생리학, 면역 기능, 발달, 심지어 행동에 필수적이며 많은 질병이 변형된 장내 미생물군집과 관련되어 있습니다5. 미생물군집은 환경 오염과 같은 인위적 스트레스 요인에 노출된 동물의 분류학적 및 기능적 다양성을 변화시킬 수 있습니다6,7. 이와 관련하여 실험실 연구에 따르면 미세 플라스틱은 건강에 부정적인 영향을 미치는 장내 미생물군집의 변화를 일으킬 수 있는 것으로 나타났습니다8,9,10. 그러나 초기 단계의 분야로서 미세플라스틱이 야생 개체군에 미치는 영향은 아직 알려지지 않았습니다. 미세플라스틱 오염 수준이 시간이 지남에 따라 증가하고 축적될 것으로 예상된다는 점을 고려할 때11 장내 미생물군집이 반영하는 야생동물 건강이 어떻게 영향을 받는지 이해하는 것이 중요합니다.

이 글에서 우리는 두 가지 서로 다른 바닷새 종인 포르투갈의 아조레스 군도에서 수집된 코리 전단수(Calonectris Borealis), n = 58 개체의 미세 플라스틱 섭취 정도에 따른 장내 미생물 반응을 연구했으며, 미세 플라스틱의 수를 세고 무게를 달아 정량화했습니다. 북부 풀마(Fulmarus glacialis), n = 27 개체, 캐나다 배핀 베이에서 수집. 그들의 분포는 양쪽 반구에 걸쳐 있습니다(확장 데이터 그림 1). 두 종 모두 플라스틱 잔해를 섭취하며, 특히 풀마는 플라스틱 생물지표로 확립되었습니다12,13,14,15. 장내 미생물군집(새의 경우 일반적으로 배설강을 샘플링하여 결정됨)에만 초점을 확장하여 선균의 미생물군집까지 포함함으로써 우리는 미세플라스틱 섭취가 위장관의 미생물군집에 유사한 결과를 가져오는지 확인하는 것을 목표로 했습니다(GIT). ) 소화관을 따라 진행됩니다. 16S 리보솜 RNA 유전자 시퀀싱을 사용하여 데이터 세트에서 가장 풍부한 문은 Proteobacteria(49.9%), Firmicutes(33.1%), Actinobacteriota(6.2%), Fusobacteriota(4.2%) 및 Bacteroidota(3.7%)임을 발견했습니다. 확장 데이터 그림 . 2) 4,602,578건의 읽기 중 97% 이상을 차지했습니다.

선형 혼합 모델을 사용하고 기타 생물학적 및 실험 변수(보충 결과)를 고려하여 미생물의 알파 다양성(관찰된 앰플리콘 서열 변이(ASV) 수, Shannon 지수, Faith의 계통 발생 다양성(PD) 및 Allen의 H 측정 기준)이 입증되었는지 테스트했습니다. 두 종의 배설강 미생물 군집은 미세 플라스틱(개수 및 질량, 보충 결과)과 연관되어 있으며 상호 작용 용어를 포함함으로써 미세 플라스틱의 영향이 바닷새 종과 GIT 전체에서 유사한지 여부를 알 수 있습니다. 모든 알파 다양성 지표에서 미세플라스틱 수는 선균의 미생물 알파 다양성과 유의한 양의 상관관계가 있었습니다(관찰된 ASV 수: β = 0.67, t81 = 2.96, P = 0.004; Shannon 지수: β = 0.27, t81 = 2.85, P = 0.006, Faith의 PD: β = 1.68, t81 = 3.46, P < 0.001, Allen의 H 메트릭: β = 0.07, t81 = 2.73, P = 0.007, 그림 1, 확장 데이터 그림 3 및 보충 표 1). 이러한 연관성은 배설강보다 프로트리큘러스에서 훨씬 더 컸습니다(관찰된 ASV 수: P = 0.011, Faith의 PD: P = 0.001, Shannon 지수 경향: P = 0.084 및 Allen의 H 측정항목: P = 0.089). 효과는 0에 가까웠습니다(관찰된 ASV 수: β = 0.01; Shannon 지수: β = 0.08; Faith의 PD: β = -0.06; Allen의 H 측정항목: β = 0.02).