ハワイから数百マイル離れた太平洋の真ん中には、1980 年代半ばから着実に増え続けている廃プラスチックの大釜が渦を巻いています。大太平洋ゴミベルトと呼ばれるこの場所は、使い捨て文化の規模を示す醜い証拠ですが、単細胞生物の新種の活発な繁殖地でもあります。
研究スクーナーに乗船している同僚と一緒に Tara 、フランスの国立科学研究センター (CNRS) の海洋学者マリア・ルイザ・ペドロッティは、彼女が「プラスチスフィア」と呼んでいるものの謎の住民に忍び寄っています。彼女の目標は、この新たに進化した生態系にどのような種類の微生物が住み、どのような生物学的タスクを実行するかを理解することです。それを超えて、彼女はそれらがより広い海洋食物網、ひいては人間の健康にどのように影響するかを学びたいと考えています.
ペドロッティ氏による大太平洋ゴミ地帯の微生物の調査は進行中ですが、地中海などのゴミ地帯に関する彼女の以前の研究では、廃プラスチックで繁殖する微生物の特定の特徴がすでに明らかになっています。ペドロッティ氏によると、パッチの紙吹雪のようなスラリーを構成するプラスチックの破片には、Vibrio 属のバクテリアが大量に生息しています。 、コレラのような人間の病原体が含まれています。他の研究では、プラスティスフィア内で別の危険が生じていることが示唆されています。今年の初め、ドイツのライプニッツ淡水生態学および内陸漁業研究所などの研究者は、マイクロプラスチック上に生息する細菌は非常に高い割合で遺伝子交換を行っていることを報告しました。これはおそらく、プラスチックが微生物の増殖に十分な表面積を与えているためでしょう。その急速な遺伝子交換は抗生物質耐性の拡大を促進し、最終的には私たちのような土地に住む人々に影響を与える可能性があります.
このような発見は、生態学者や感染症の専門家を驚かせています。しかし、Pedrotti 氏によると、海洋ゴミパッチを取り除くことは、クリーンアップ ボートを展開するほど簡単ではありません。 1 つには、ごみパッチの微生物システムとより大きな食物網がどの程度密接に絡み合っているのか、まだわかっていません。プラスチスフィアをなくすと、海洋生態系全体に予測できない影響が及ぶ可能性があります。そして、海洋からプラスチックのかなりの部分を除去することさえ不可能であるため、クリーンアップの問題はある程度議論の余地があります.その多くは微視的なサイズであり、レースのように細かいメッシュのネットでも捕獲できません.
しかし、近い将来、プラスチック製のゴミパッチに行き詰まるとしても、プラスチックスフィアの住人から学んだことは、パッチの最悪の影響を打ち消すのに役立つ可能性があります.北大西洋ゴミベルトを研究しているフランスの科学者は、エネルギーのためにプラスチックを消化できる高濃度の微生物を発見し、Pedrotti の研究はそのような微生物の存在を確認しています。つまり、ガベージ パッチの住人を利用して、浮遊する残骸の少なくとも一部を分解できる可能性があります。
それでも、理想的な解決策は、プラスチック廃棄物の流れを永久に食い止め、プラスチスフィアを進化のタイムラインのほんの一瞬にすることです。 「私には夢があります。 「今から 1 世紀後、地質学者は、人間がプラスチックを発明したときに、このプラスチックの層を見ることになるでしょう。[2050 年までに]、それ以上のものはありません。」
量 タラ号に乗り込みました オレゴン州ポートランドでの最近の途中降機中に、プラスティスフィアを理解しようとするペドロッティの探求についてさらに学びました。インタビューは、わかりやすくするために編集および要約されています。
海洋プラスチックごみパッチの微生物群集を研究するきっかけは何ですか?
私は博士号を取得しました。ウニからの幼生の分散に取り組んでいます。骨材の細菌多様性の研究に変更し、私のプロジェクトの 1 つで、廃棄物処理プラントからの繊維に取り組みました。 2014 年に、私はプラスチックに関する遠征をコーディネートしました。 Romain [Troublé] が Tara のこの脚を私に提案したとき 太平洋遠征、私は「はい、問題ありません！」と言いました
タラ号で 、大太平洋ゴミベルトからサンプルをどのように収集し、これらのサンプルが陸上に戻った後、どのように分析しますか?
この実験では、マンタネット（ボートが動いている間に使用される細かいメッシュの収集装置）でプラスチックを収集します. 300ミクロン以上のサイズクラスを評価できます。非常に穏やかな条件が必要なため、3 ノットで追跡します。
Great Pacific Garbage Patch では、複数の Manta を配備しました。 1 つはゲノム解析、1 つは断片の空間分布の評価、もう 1 つはプラスチックに関連するあらゆる種類の生物多様性の特定です。 1日最大5匹のマンタネットを展開していたので、その作業とプラスチックの選別に1日中費やしました。マンタのネットを 1 回 30 分間投げると、プラスチックの破片が 500 個見つかります。
ゲノム配列決定のためにプラスチックをチューブに入れます。特定の細菌の 16S および 18S リボソーム RNA [タンパク質合成に不可欠] をシーケンスします。また、Genoscope [フランス国立配列決定センター] によるメタゲノム解析も行っています。それは、微生物の自由なコミュニティとプラスチックの骨材に関連するコミュニティの全体像を私たちに与えてくれます。プラスチックに関連する種を特定することで、細菌の定着ゾーンを特定し、外来種、有毒種、病原性種の分散をよりよく理解することが可能になります。
地中海で発見されたプラスチックの大部分は、包装の 2 つの主要な構成要素であるポリエチレンとポリプロピレンです。また、太平洋ゴミベルトのサンプルをスキャンして、環境の状態の指標のようなプラスチックとプランクトンの比率を確立する予定です。プランクトンよりもプラスチックの方が多いと、魚はプランクトンの代わりにプラスチックを食べるため、飢えます。この分野では、その比率は非常に高いです。以前の研究では、6 キログラムのプラスチックごとに約 1 キログラムのプランクトンが存在することがわかっています。
太平洋ゴミベルトについて考えるとき、人々は島のような目に見えるものを想像することがよくあります。パッチの真ん中にいるのはどんな感じですか?
グレート・パシフィック・ガベージ・パッチは、廃棄船で片付けられる島ではありません。それは、非常に広い範囲に広がった大量のマイクロプラスチックと、ごくわずかな濃度のプランクトンです。 Great Garbage Patch に関する出版物では、マクロプラスチック [通常は 5 mm を超えるプラスチックの破片] の存在が概説されていますが、主にマイクロプラスチックが見つかりました。いくつかの大きなオブジェクトを数えましたが、ガベージ パッチの範囲に比べて多くはありません.
サンプルがボートに到着すると、大量のマイクロプラスチックが発生します — [それを説明する] という言葉を 1 つ挙げることはできません。私たちは「スープ」を使いますが、プラスチックが多くプランクトンが少ないので、これは質の悪いスープです。
海洋ごみパッチの微生物群集は、海洋の他の場所とどのように違うのですか?
プラスチックに付着した微生物は、自由生活微生物とは異なる物理的 [および] 化学的特性を持つ、明確な生物群集です。微生物は、プラスチックの表面にいることを実際に利用しています。利用可能な基質がない場合、それらは長期間休眠状態にとどまります。しかし、プラスチックのような基質を見つけると、彼らは大きく成長します。地中海では、プラスチックに多くの底生シアノバクテリアが見つかりました。これらのシアノバクテリアは糸状で、しばしば深海に住んでいます。彼らは非常に異なる環境に適応する能力を持っています。窒素を固定できるため、さまざまな濃度の栄養素に適応できます。
地中海では、プラスチック上のバクテリアのキーストーン種が炭化水素の分解に特化していることもわかりました。プラスチックはポリマーであり、モノマーの鎖で構成されています。これらのバクテリアがすることは、[エネルギーのために] モノマー中の炭素を使用することです — これがバクテリアの繁殖方法です.
一般に、[プラスチック上の]微生物群集の機能は、窒素固定、遺伝子導入、およびプラスチックの分解です。私たちの結果では、プラスチックに付着したバクテリアは、炭化水素を分解できるバクテリアです。
病原性生物もプラスチックに関連しているため、有害な微生物分類群の可能性を評価します。同僚がビブリオを発見したプロジェクトに取り組みました 北大西洋のマイクロプラスチックと関連していた北大西洋の遺伝子。 ビブリオが見つかりました 常に、コレラを引き起こすものを含む細菌のグループ。ほとんどの海洋細菌は無害ですが、いくつかの分類群は人間や動物に病気を引き起こす可能性があります.
太平洋ゴミベルト プロジェクトの結果は、地中海プロジェクトの結果と比べてどうなると思いますか?
地中海のシステムと太平洋のシステムを比較して、[プラスチックへの]同じ種類の微生物の付着があるかどうかを確認します.それは一般的なメカニズムですか、それとも地中海特有のメカニズムですか?
地中海では、プラスチックの多様性は、自由生活バクテリアの多様性よりも高い。これは非常に興味深いです。バクテリアはこれらのプラスチックをどのように利用できるのでしょうか?多様性が高いのはなぜですか？細菌はある種の基質に特化しており、プラスチックを基質として使用できるためかもしれません。別の同僚である学生は、バイオフィルムが劣化したプラスチックから始まることを示す実験を行いました。新しいプラスチックから始めるのは非常に困難です。微生物が定着するには、この種の劣化した表面が必要です。
海洋ゴミ地帯の微生物は、海洋食物連鎖の残りの部分とどのように相互作用しますか?これらの変化は最終的に人間に影響を与える可能性がありますか?
プラスチスフィア システムには、有毒な微生物種が潜んでいます。カキやムール貝にはこのプラスチックがたくさん含まれています。カキを直接食べると、胃も食べてしまいます。病原性[微生物]が存在する場合、フィルターフィーダーを食べると直接移動します.
もう 1 つの脅威は、フィルターフィーダー (オキアミなどの小さな生物を海水から漉して食べる魚) が薄いプラスチックをプランクトンと混同することです。プラスチックの摂取により、魚は飢え、食物連鎖は影響を受けます。すべてがつながっています。
今年初め、ドイツの研究者は、マイクロプラスチック上に生息するバクテリアの遺伝子交換率が異常に高く、抗生物質耐性が生じることを報告しました。これはエコシステムの残りの部分にどのような影響を与える可能性がありますか?
彼らはプラスチックに接種し、微生物を新しい環境に適応させる一種の突然変異を実現しました。通常、これは非常に長い適応プロセスですが、細菌にはさまざまなグループが存在するため、プラスチックではこれが非常に急速に起こる可能性があることが示されています.
これは人間の健康に有害である可能性があります。たとえば、バングラデシュにいて、これらのプラスチックが川に到着した場合、バクテリアは非常に速く適応するため、流行の状況になる可能性があります.
海洋ごみパッチを完全にクリーンアップすることは可能ですか?
私の意見では、現象の程度を見ると、それは実現不可能です。マイクロプラスチックのような小さなプラスチックを収集することはできませんし、広い範囲を効率的に処理することもできません。生分解性プラスチックでさえ、海には良くありません。はい、ビニール袋を禁止して生分解性のものに置き換えることはできますが、うまくいきません。生分解性プラスチックを海に投入すると、そのような条件下では生分解されず、海洋に影響を与える可能性があります.
海をきれいにする魔法の装置はありません。しかし、沿岸地域を局所的に清掃することは、プラスチックがより大きな海洋生態系に入る前に除去するのに役立つため、非常に良い解決策です.
それでも、あなたのチームを含む一部の科学者は、ガベージ パッチ微生物が廃棄物の分解方法について貴重な情報を教えてくれると考えています。
アイデアは、汚染を止めるための解決策になるかもしれないということです.細菌や菌類は、ポリエチレン、ポリプロピレン、その他のポリマーを効率的に分解する能力を持っています。バクテリアが行うことは、ポリマーをモノマーに切断する酵素を放出することです.
今後数年間でプラスティスフィアの仕組みをどのように探求する予定ですか?
プラスチックは微生物のコロニー形成を促進し、海の潜在的な侵入者、有害な藻類、病原体の媒介者になる可能性があります。それを理解することが最初のステップですが、2 つ目は、プラスチックに付着している生物を培養することです。
もっと研究が必要です。プラスチック関連の微生物群集に関する研究は不足しています。これらの微生物が世界中の海洋生態系にどのような影響を与えているかは正確にはわかっていません。信頼されるためには、謙虚でなければなりません。
