Chemical and physical stresses faced by bacteria during wastewater treatment can affect gene transfer between them. Pero investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Cartagena descubrieron que, si bien ciertas combinaciones de factores estresantes aumentaban significativamente la tasa de transferencia de genes, otras combinaciones la disminuían. This finding could inform best practice design and management of wastewater treatment and reuse.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah han descubierto que una combinación de factores estresantes en el tratamiento de aguas residuales afecta las tasas de transferencia de genes bacterianos. Sus resultados mostraron que las membranas de microfiltración eran más efectivas que la filtración con arena para reducir las concentraciones de bacterias y ADNe, minimizando así la transferencia de genes. Fuente de la imagen: 2023KAUST; henohwang
Globally, many regions consider treated wastewater as a potentially valuable freshwater resource. "Como parte de la Visión Saudita 2030, es necesario aumentar las tasas de reutilización y tratamiento del agua", afirmó Bothayna Al-Gashgari, estudiante de doctorado del grupo de Hong Peiying que dirigió la investigación. "Es vital promover la eliminación y la reutilización seguras".
Bacteria can naturally absorb extracellular DNA (eDNA) from their surrounding environment and integrate functional genes into their own genomes. Treated wastewater may contain relatively high concentrations of bacteria and eDNA. También expone a las bacterias a factores estresantes que se sabe que mejoran la absorción e integración del eDNA, incluida la luz ultravioleta, los subproductos químicos de la desinfección y los medicamentos.
"Varios estudios han destacado el impacto potencial de factores estresantes individuales en la transferencia horizontal de genes bacterianos en aguas residuales cloradas", dijo Al-Gashgari. "But in real wastewater environments, multiple stressors exist simultaneously. Our aim was to understand the combined impact of these factors."
为安全再利用而处理废水可以提供宝贵的淡水资源。图片来源：2023KAUST;HenoHwang
The researchers hypothesized that multiple stressors would have additive effects on gene transfer rates. But surprisingly, the situation is much more complicated. Dependiendo de su modo de acción, algunas combinaciones aumentan significativamente y sinérgicamente las tasas de transferencia de genes, algunas tienen un efecto neutral y otras reducen las tasas de transferencia de genes.
"Por ejemplo, cuando un factor estresante que aumenta la permeabilidad de la pared celular bacteriana (como el fármaco carbamazepina) se combina en secuencia con un factor estresante que causa daño al ADN (como la exposición al sol), los dos factores estresantes pueden tener un efecto sinérgico", dijo Al-Gashgari. "También descubrimos que si un factor estresante (como el cloroformo) interactúa directamente con el eDNA de manera perjudicial, bloquea la integración del ADN en el genoma bacteriano, creando un efecto antagónico".
Esta complejidad hace que los efectos combinados de múltiples factores estresantes sean difíciles de predecir, lo que complica la capacidad de evaluar si puede haber consecuencias no deseadas en el entorno de reutilización posterior. However, the study results have clear conclusions for wastewater treatment.
Un objetivo clave en los procesos de tratamiento de aguas residuales debería ser mantener bajas concentraciones de bacterias y ADNe en las aguas residuales, minimizando así la transferencia de genes.
"Creemos que las instalaciones de tratamiento de aguas residuales deberían estar equipadas con membranas de microfiltración en lugar de filtración con arena porque las membranas de microfiltración pueden eliminar bacterias y ADN extracelular a niveles que son perjudiciales para la transformación natural", dijo Hong. "Microfiltration membranes are more expensive to install and operate than sand filtration, but we urge utilities to take this precaution."