태평양 한가운데서 하와이에서 수백 마일 떨어진 곳에는 1980 년대 중반부터 꾸준히 자라는 소용돌이 치는 폐기물 플라스틱 가마솥이 있습니다. Great Pacific Garbage Patch라고 불리는 것은 일회용 문화의 규모에 대한 추악한 증거이지만 새로운 종류의 단일 세포 생활을위한 적극적인 번식지이기도합니다.
.Schooner Tara 에 탑승 한 동료들과 함께 , 프랑스 국립 과학 연구 센터 (CNRS)의 해양 학자 마리아-루이 자 페드로 티 (Maria-Luiza Pedrotti)는 그녀가“plastisphere”라고 부르는 것에 대한 신비한 주민들을 스토킹하고 있습니다. 그녀의 목표는이 새로 진화 된 생태계를 채우는 미생물의 종류와 그들이 어떤 생물학적 작업을 수행하는지 이해하는 것입니다. 그 외에도, 그녀는 그들이 더 넓은 해양 음식 웹에 어떤 영향을 미치는지 배우고 싶어합니다.
Pedrotti의 Great Pacific Garbage Patch Microbes에 대한 조사가 진행 중이지만 지중해와 다른 곳에서의 쓰레기 패치에 대한 초기 연구는 이미 폐기물 플라스틱에서 번성하는 미생물의 뚜렷한 특성을 보여주었습니다. Pedrotti는 패치의 색종이 모양의 슬러리를 구성하는 플라스틱 조각은 속에서 Vibrio 의 많은 양의 박테리아를 항공한다고 말합니다. 여기에는 콜레라와 같은 인간 병원체가 포함됩니다. 다른 곳에서 연구에 따르면 플라스 티스 내에서 다른 위험이 양조 될 것을 제안했습니다. 올해 초, 독일 민물 생태학 및 내륙 어업 연구소의 연구원들은 미세 플라스틱에 사는 박테리아가 유전자 교환 속도가 매우 높다고보고했다. 그 빠른 유전자 교환은 항생제 내성의 확산을 촉진하며, 결국 우리와 같은 토지 거주자에게 영향을 줄 수 있습니다.
이와 같은 결과는 생태 학자와 전염병 전문가들을 놀라게했습니다. 그러나 Pedrotti에 따르면 해양 쓰레기 패치를 제거하는 것은 청소 보트를 배치하는 것만 큼 간단하지 않습니다. 우선, 우리는 쓰레기 패치 미생물 시스템과 더 큰 음식 웹이 얼마나 밀접하게 얽혀 있는지 아직 알지 못합니다. plastisphere를 제거하면 해양 생태계 전체에 예측할 수없는 영향을 줄 수 있습니다. 그리고 어느 정도까지, 정화 질문은 바다에서 플라스틱의 상당 부분조차도 제거하는 것이 불가능하기 때문에 청소 문제입니다. 그것의 대부분은 크기가 현미경이며 레이스 미사 메쉬가있는 그물에 의해서도 포착 할 수 없습니다.
그러나 우리가 가까운 미래를 위해 플라스틱 쓰레기 패치에 갇혀 있더라도 Plastisphere 's Denizens에서 배운 것은 패치의 최악의 효과에 대응하는 데 도움이 될 수 있습니다. 북대서양 쓰레기 패치를 연구하는 프랑스 과학자들은 에너지를 위해 플라스틱을 소화 할 수있는 고농도의 미생물을 발견했으며, Pedrotti의 연구는 그러한 미생물의 존재를 확인합니다. 즉, 쓰레기 패치 거주자는 잠재적으로 적어도 일부 부유물을 저하시키기 위해 활용 될 수 있음을 의미합니다.
그럼에도 불구하고 이상적인 솔루션은 플라스틱 폐기물의 조수를 영구적으로 고정시키는 것이 포함되어 Plastisphere가 진화 타임 라인에 단지 깜짝 놀랄 것입니다. Tara Expeditions Foundation의 전무 이사 인 Romain Troublé는“저는 꿈이 있습니다. "1 세기부터 지질 학자들은이 플라스틱 층을 보게 될 것입니다. 사람이 플라스틱을 혁신하고 2050 년까지 더 이상은 없습니다."
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Quanta Tara 에 탑승했습니다 최근 오리건 주 포틀랜드에서 중간화 중에 Pedrotti의 Plastisphere를 이해하려는 탐구에 대해 자세히 알아 보았습니다. 인터뷰는 명확성을 위해 편집되고 압축되었습니다.
바다 플라스틱 쓰레기 패치의 미생물 공동체를 연구하게 된 이유는 무엇입니까?
나는 박사 학위를 받았다. 성게에서 유충의 분산 작업. 나는 집계에서 박테리아 다양성에서 일하기로 변경했으며, 프로젝트 중 하나에서 폐기물 처리장의 섬유에서 일했습니다. 2014 년에는 플라스틱 작업 원정을 조정했습니다. Romain [Troublé]이 나 에게이 다리의 tara 를 제안했을 때 태평양 원정대, 나는“그렇습니다. 문제 없습니다!”
tara 에서, Great Pacific Garbage Patch에서 샘플을 어떻게 수집합니까?이 샘플이 육지에 도착하면 어떻게 분석됩니까?
이 실험을 위해, 우리는 Manta Net [보트가 움직일 때 사용되는 미세한 수집 장치]로 플라스틱을 수집합니다. 300 미크론보다 큰 크기 클래스를 평가할 수 있습니다. 우리는 매우 차분한 조건이 필요하기 때문에 3 노트로 추적합니다.
Great Pacific Garbage Patch에서는 여러 Mantas를 배치했습니다. 하나는 게놈 분석을위한 것이고, 하나는 조각의 공간 분포를 평가하고, 다른 하나는 플라스틱과 관련된 모든 종류의 생물 다양성을 식별하는 것입니다. 우리는 하루에 최대 5 개의 Manta Nets를 배치 했으므로 하루 종일 그 일을하고 플라스틱을 분류했습니다. 30 분 동안 만타 네트를 던지는 한 번의 던지기의 경우, 우리는 500 개의 플라스틱 조각을 발견했습니다.
우리는 게놈 시퀀싱을 위해 플라스틱을 튜브에 배치합니다. 우리는 특정 박테리아에 대한 16S 및 18S 리보솜 RNA [단백질 합성에 필수적이다]. 우리는 또한 Genoscope [프랑스 국가 시퀀싱 센터]를 사용하여 메타 게놈 분석을 수행합니다. 그것은 우리에게 전체 그림, 즉 미생물의 자유 공동체와 플라스틱 골재와 관련된 커뮤니티를 제공합니다. 플라스틱과 관련된 종을 식별하면 박테리아 식민지 구역을 결정하고 외계인, 독성 및 병원성 종의 분산을 더 잘 이해할 수 있습니다.
우리가 지중해에서 찾은 플라스틱의 대부분은 포장의 두 가지 주요 성분 인 폴리에틸렌과 폴리 프로필렌입니다. 우리는 또한 Great Pacific Garbage Patchto의 샘플을 스캔 할 것입니다. 플랑크톤보다 플라스틱이 더 많으면, 물고기는 플랑크톤 대신 플라스틱을 먹기 때문에 굶주릴 것입니다. 이 영역에서 비율은 매우 높습니다. 이전의 연구는 6 킬로그램의 플라스틱마다 약 1 킬로그램의 플랑크톤이 있음을 발견했습니다.
사람들이 큰 태평양 쓰레기 패치에 대해 생각할 때, 그들은 종종 섬처럼 눈에 띄는 것을 상상합니다. 패치의 한가운데에있는 것이 정말 좋아하는 것은 무엇입니까?
Great Pacific Garbage Patch는 폐기물 보트로 청소할 수있는 섬이 아닙니다. 그것은 매우 넓은 지역에 퍼져있는 많은 미세 플라스틱과 매우 작은 농도의 플랑크톤에 불과합니다. 그레이트 가비지 패치에 관한 출판물은 거대 클라스틱 (일반적으로 5 밀리미터보다 큰 플라스틱 조각)의 존재를 설명했지만 주로 미세 플라스틱을 발견했습니다. 우리는 몇 가지 큰 물체를 세었지만 쓰레기 패치의 정도와 관련하여 많지는 않았습니다.
샘플이 보트에 도착하면 많은 미세 수수량이 있습니다. [설명하기 위해] 한 용어를 줄 수 없습니다. 우리는“수프”를 사용하지만 플라스틱이 많고 플랑크톤이 많기 때문에 수프가 열악합니다.
.바다 쓰레기 패치의 미생물 공동체는 바다의 다른 곳에서 발견되는 것과 어떻게 다른가요?
플라스틱에 부착 된 미생물은 자유 생활 미생물과 다른 물리적 [및] 화학적 특성을 가진 독특한 생물학적 공동체입니다. 미생물은 실제로 플라스틱 표면에있는 것을 활용합니다. 그들은 매우 기회가 있습니다. 그들이 이용 가능한 기질이 없을 때, 그들은 오랫동안 휴면 상태에 머물러 있습니다. 그러나 플라스틱과 같은 기질을 발견하면 많은 발달이 발생합니다. 지중해에서 우리는 플라스틱에서 많은 저서 시아 노 박테리아를 발견했습니다. 이 시아 노 박테리아는 필라멘트이며 종종 깊은 곳에 산다. 그들은 매우 다른 환경에 적응할 수있는 능력을 가지고 있습니다. 그들은 질소를 고칠 수 있기 때문에 다른 농도의 영양소에 적응할 수 있습니다.
지중해에서 우리는 또한 플라스틱의 키스톤 종의 박테리아가 탄화수소를 분해하는 데 특화되어 있음을 발견했습니다. 플라스틱은 단량체 사슬로 구성된 중합체입니다. 이 박테리아가하는 일은 [에너지를 위해] 단량체의 탄소를 사용하는 것입니다 - 이것이 그들이 재생산하는 방식입니다.
일반적으로, 미생물 군집 [플라스틱]의 기능은 질소 고정, 유전자 전달 및 분해 플라스틱이 될 것입니다. 우리의 결과에서 플라스틱에 부착 된 박테리아는 탄화수소를 분해 할 수있는 박테리아입니다.
병원성 유기체는 또한 플라스틱과 관련이 있으므로 유해한 미생물 분류군의 잠재력을 평가할 것입니다. 동료들이 vibrio 을 발견 한 프로젝트에서 일했습니다. 북대서양의 유전자는 북대서양의 미세 플라스틱과 관련이 있습니다. 그들은 vibrio 을 발견했습니다 항상 콜레라를 유발하는 박테리아를 포함한 박테리아 그룹. 대부분의 해양 박테리아는 무해하지만 몇몇 분류군은 인간과 동물의 질병을 유발할 수 있습니다.
Great Pacific Garbage Patch 프로젝트의 결과가 지중해 프로젝트의 사람들과 비교 될 것이라고 어떻게 생각하십니까?
우리는 지중해 시스템을 태평양 시스템과 비교하여 [플라스틱에] 동일한 종류의 미생물 부착물이 있는지 확인할 것입니다. 그것은 일반적인 메커니즘입니까, 아니면 지중해의 특정 메커니즘입니까?
지중해에서 플라스틱의 다양성은 자유 생활 박테리아의 다양성보다 높습니다. 이것은 매우 흥미 롭습니다. 박테리아는이 플라스틱을 어떻게 사용할 수 있습니까? 다양성이 더 높은 이유는 무엇입니까? 어쩌면 박테리아는 어떤 종류의 기질에 특화되어 있고 플라스틱을 기질로 사용할 수 있기 때문일 수 있습니다. 다른 동료 인 학생은 바이오 필름이 분해 된 플라스틱에서 시작한다는 것을 보여주는 실험을 수행했습니다. 새로운 플라스틱으로 시작하는 것은 매우 어렵습니다. 미생물은 식민지화하려면 이런 종류의 저하 된 표면이 필요합니다.
바다 쓰레기 패치의 미생물은 어떻게 해양 먹이 사슬의 나머지 부분과 어떻게 상호 작용합니까? 이러한 변화는 결국 인간에게 영향을 줄 수 있습니까?
Plastisphere 시스템은 독성 미생물 종을 보유합니다. 굴이나 홍합에는이 플라스틱이 많이 있습니다. 굴을 직접 먹으면 위를 먹습니다. 병원성 [미생물]이있는 경우 필터 피더를 먹을 때 전송이 직접적입니다.
또 다른 위협은 필터 피더 [해수에서 크릴과 같은 작은 유기체를 긴장시켜 먹는 물고기]가 얇은 플라스틱을 플랑크톤과 혼동한다는 것입니다. 물고기라면 분리 할 수 없습니다. 플라스틱을 섭취하면 물고기가 굶주리고 먹이 사슬에 영향을 줄 것입니다. 모든 것이 연결되어 있습니다.
올해 초 독일 연구원들은 미세 유전체에 사는 박테리아가 비정상적으로 높은 유전자 환율을 가지므로 항생제 내성을 유발한다고보고했다. 이것이 나머지 생태계에 어떤 영향을 미칠 수 있습니까?
그들은 플라스틱을 접종했습니다. 그들은 미생물을 새로운 환경에 적응시키는 일종의 돌연변이를 깨달았습니다. 일반적으로 매우 긴 적응 과정이지만, 다양한 박테리아 그룹이 있기 때문에 플라스틱에서 매우 빠르게 발생할 수 있음을 보여줍니다.
.이것은 인간 건강에 해로울 수 있습니다. 예를 들어 방글라데시에 있고이 플라스틱이 강에 도착한다면 박테리아가 매우 빠르게 적응하기 때문에 전염병 상황을 가질 수 있습니다.
바다 쓰레기 패치를 완전히 청소할 수 있습니까?
내 생각에, 당신이 현상의 범위를 볼 때는 불가능합니다. 우리는 미세 유체와 같은 작은 플라스틱을 수집 할 수 없으며 넓은 지역에서는 효율적일 수 없습니다. 생분해 성 플라스틱조차도 바다에 좋지 않습니다. 그렇습니다. 비닐 봉지를 금지하고 생분해물로 교체 할 수는 있지만 작동하지 않을 것입니다. 생분해 성 플라스틱을 바다에 던지면 그러한 조건에서 생분해되지 않을 수 있으며 여전히 바다에 영향을 줄 수 있습니다.
바다를 청소할 수있는 마법 장치는 없습니다. 그러나 해안 지역을 청소하는 것은 지역적으로 더 큰 해양 생태계에 들어가기 전에 플라스틱을 제거하는 데 도움이되기 때문에 매우 좋은 솔루션입니다.
그럼에도 불구하고 팀을 포함한 일부 과학자들은 쓰레기 많은 미생물이 폐기물을 분해하는 방법에 대해 가치있는 것을 가르쳐 줄 수 있다고 생각합니다.
.아이디어는 아마도 오염을 막는 해결책이 될 것입니다. 박테리아 및 곰팡이는 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 및 기타 폴리머를 효율적으로 분해하는 능력이 있습니다. 박테리아가하는 일은 폴리머를 단량체로 자르는 효소를 방출하는 것입니다.
향후 몇 년 동안 Plastisphere의 작업을 어떻게 탐색 할 계획입니까?
플라스틱은 미생물 군집화를 촉진하고 바다에서 잠재적 인 침입자, 유해 조류 및 병원체의 벡터가 될 수 있습니다. 그것이 첫 번째 단계이지만, 두 번째는 플라스틱에 부착 된 유기체를 배양하는 것입니다.
더 많은 연구가 필요합니다. 플라스틱 관련 미생물 군집에 대한 연구는 부족합니다. 우리는 이러한 미생물이 전 세계적으로 해양 생태에 어떤 영향을 미치는지 정확히 이해하지 못합니다. 신뢰할 수 있으려면 겸손해야합니다.
