スーパーバグの脅威: 私たちの食糧供給を脅かす農業の隠れたプラスチック危機

イリノイ大学2023年8月25日

現代の農業はプラスチックに大きく依存しているため、農地土壌にはマイクロプラスチックやナノプラスチックが広範囲に存在するようになりました。 イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らは、これらのプラスチックが食品供給において抗生物質耐性菌を促進する可能性があると警告している。

他の産業と同様、現代の農業もプラスチックに大きく依存しています。 野菜の床を飾るプラスチックのマルチ、畑からの流出を管理するPVCの水路、高いトンネルのポリエチレンのシールド、種子、肥料、除草剤を入れるプラスチックの容器などを考えてみましょう。 イリノイ大学アーバナシャンペーン校の研究者らによる最近の研究では、これらのプラスチックがマイクロプラスチックやナノプラスチックの形で農地土壌に広く分散していることが浮き彫りになった。

それは必ずしも新しいことではありません。 マイクロプラスチックは、地球上のほぼすべての生態系や生物で発見されています。 農業・消費者・環境科学大学（ACES）の研究者らによると、意外な点は、農地土壌中のマイクロおよびナノプラスチックが、私たちの食料供給に容易に侵入し、抗生物質耐性菌の発生に寄与する可能性があるということだ。

「プラスチック自体はそれほど有毒ではないかもしれませんが、病原性細菌や抗菌薬耐性細菌を食物連鎖に感染させる媒介として機能する可能性があります」と、研究著者であり、ACES食品科学・人間栄養学科の博士研究員であるジャヤシュリー・ナス氏は述べた。 「この現象はあまり人々に知られていないので、認知度を高めたいと考えました。」

マイクロプラスチックと抗生物質耐性との関係がそれほど明らかではない場合、それがどのように機能するかは次のとおりです。 まず、プラスチックは優れた吸着剤です。 つまり、化学物質や微生物はプラスチックにくっつきたがります。 殺虫剤や重金属など、通常は土壌中を素早く移動する化学物質は、プラスチックに接触するとその場に留まり、濃縮されます。 同様に、土壌中に自然に存在する細菌やその他の微生物は、マイクロプラスチックの安定した表面に優先的に集まり、バイオフィルムとして知られるものを形成します。

イリノイ州の農場の土壌から分離されたこのようなマイクロプラスチックの破片は、病原性細菌に抗生物質耐性を発現させ、関連遺伝子を近隣の細菌に移すための完璧な基質を提供する可能性がある。 イリノイ大学の新しい査読論文では、マイクロプラスチックと私たちの食品が栽培される微生物との相互作用を解明するためのさらなる研究が求められています。 クレジット: イリノイ大学、Jayita De および Pratik Banerjee

細菌が新しい本拠地で異常な化学物質に遭遇すると、ストレス反応遺伝子が活性化され、偶然にも他の化学物質（場合によっては抗生物質など）にも抵抗できるようになります。 細菌のグループが同じ表面に付着すると、水平遺伝子伝達と呼ばれるプロセスを通じてこれらの遺伝子を共有する習慣があります。 細菌細胞に侵入する可能性のあるナノプラスチックは、異なる種類のストレスを引き起こしますが、そのストレスは同じ結果を引き起こす可能性があります。

「細菌は何百万年もの間、ストレスに対処する遺伝的メカニズムを進化させてきました。 プラスチックはバクテリアが自然界で見たことのない新しい物質であるため、バクテリアは現在、そのストレスに対処するためにこれらの遺伝的ツールセットを呼び起こしています」と共著者でFSHNの准教授でイリノイ拡張の専門家であるプラティク・バナジー氏は述べた。 「抗菌薬に対する耐性が高まるだけでなく、プラスチックの存在下では細菌の毒性も高まる可能性があることも私たちは示しました。」

マイクロプラスチック上の細菌間の遺伝子伝達は、他の環境、特に水で記録されています。 これまでのところ、この現象は農地土壌における仮説にすぎませんが、それは起こらないという意味ではありません。 ナスとバナジーは現在、遺伝子導入を記録するための実験室研究を行っています。

「この分野では土壌はあまり研究されていない分野です」とバナジー氏は言う。 「私たちには土壌で何が起こっているのかを理解する義務があります。なぜなら、私たちが疑い、恐れているのは、土壌の状況は水中よりもさらに悪化する可能性があるからです。