La crescente resistenza agli antibiotici mette a rischio la salute delle popolazioni future. Dal momento che parte del problema deriva dagli antibiotici che entrano nel ciclo dell’agricoltura attraverso le acque reflue trattate con gli stessi, il progetto PhytoPharm si propone di esplorare le dinamiche di questo processo.
Con la crescente domanda di risorse di acqua dolce, dovuta ai cambiamenti climatici e all’aumento della popolazione globale, il riutilizzo delle acque reflue è diventato una valida alternativa per l’irrigazione delle colture in regioni con carenze idriche.
Tuttavia, le acque reflue contengono residui di prodotti farmaceutici, tra cui numerosi antibiotici, utilizzati nell’irrigazione e di cui si conosce poco circa i loro effetti sulla salute delle piante e del suolo.
Utilizzando l’orzo come coltura campione, il progetto PhytoPharm, supportato dall’UE, ha esaminato gli impatti delle miscele di antibiotici. I ricercatori hanno mostrato come le piante nelle fasi di crescita iniziali fossero più suscettibili e come un’esposizione prolungata agli antibiotici comportasse una minore germinazione di semi. Questo effetto si verifica soprattutto quando vi è una maggior concentrazione di acque reflue. Inoltre, le prove suggeriscono che l’impatto dell’esposizione agli antibiotici può rafforzarsi se combinato con altri fattori di stress.
Prevedere alte concentrazioni di antibiotici
Per determinare alte concentrazioni di prodotti farmaceutici nelle acque reflue, il team di PhytoPharm ha sviluppato un algoritmo che può essere applicato a ogni località, a scala diversa».
Il modello è risultato utile anche per i fiumi a scala continentale, esaminati a partire dalle prescrizioni farmaceutiche dell’UE, e ulteriormente osservati per il Regno Unito e in particolare per il bacino idrico del villaggio di Strensall, in Inghilterra.
Identificare i rischi per i sistemi agricoli
I ricercatori hanno utilizzato l’algoritmo per condurre uno studio sull’orzo, irrigato con acque reflue sintetiche ad alta concentrazione di antibiotici, e in particolare per valutare l’impatto degli stessi su numerosi endpoint chimici e biologici, quali la crescita delle piante, la loro capacità produttività, lo scambio ecosistemico netto di gas a effetto serra, la struttura della comunità microbica e la proliferazione nel suolo di geni resistenti agli antibiotici.
Il team ha scoperto che nel sistema piante-suolo alcuni composti sono più mobili di altri, ma che non è presente un accumulo significativo di antibiotici rispetto all’irrigazione di routine. Ciò indica che i composti vengono degradati a livello biotico (degradazione microbatterica) o a livello dell’antibiotico stesso attraverso l’idrolisi e la fotolisi.
I risultati indicano inoltre che, nonostante un effetto tossico presente nelle prime fasi di crescita dell’orzo, per l’esposizione agli antibiotici, la pianta matura non ne è più affetta, a un grado sufficiente per essere misurato. Secondo il team di ricerca, questa resistenza può essere dovuta maggiormente alla durata del tempo di esposizione che non alle alte concentrazioni presenti in fase di crescita.
È stata inoltre misurata la trasmissione dei gas a effetto serra, che rileva leggeri impatti sullo scambio ecosistemico netto di CO2, che dipendono dall’esposizione agli antibiotici. Il team sta ora valutando il nesso fra i mutamenti nel flusso gassoso e i cambiamenti nella struttura delle comunità microbiche che lo producono.
L’approccio di PhytoPharm è già stato utilizzato con successo in diversi progetti e ora verrà integrato da un’ulteriore ricerca su come gli antibiotici si degradano quando vengono assorbiti dalle piante e come queste ultime si disintossicano da tali composti.
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