Microplastics vormen een groeiend milieuprobleem, en de effecten van dit afvalproduct op koraal worden benadrukt in onderzoek gepubliceerd in Chemosfeer van een internationaal team van onderzoekers, waaronder UConn-professor in mariene wetenschappen, Senjie Lin.

Plastic dat in het milieu wordt weggegooid, valt uiteen in steeds kleinere fragmenten, microplastics genoemd als ze minder dan vijf millimeter groot zijn. Microplastics zijn wijdverbreid in het milieu en worden door dieren op alle niveaus van het voedselweb opgenomen, vanaf de kleinste organismen tot aan de toproofdieren, inclusief mensen.

Kunststoffen bevatten gevaarlijke stoffen zoals bisfenol A (BPA), brand vertragende middelen, en andere bekende kankerverwekkende stoffen of hormoonontregelaars. Kunststoffen kunnen ook gemakkelijk gifstoffen uit het milieu opnemen, zoals sporenmetalen en organische verontreinigende stoffen zoals PCB's.

In mariene omgevingen, zeer kleine dieren zoals protisten, fytoplankton, en anderen zijn ook onderhevig aan de schadelijke effecten van microplastics, wat een groot probleem vormt voor koraal, die afhankelijk zijn van symbiotische relaties tussen verschillende organismen, zegt Lin.

"Koraalecosystemen werken erg samen, " zegt hij. "Koralen zijn ongewervelde dieren die afhankelijk zijn van algen die in de koralen leven en energierijke en voedingscomponenten voor de koralen fotosynthetiseren. De algen krijgen op hun beurt voedingsstoffen uit de metabolische afvalstoffen van de koralen. Het is een heel mutualistisch systeem."

Naast de samenwerking tussen koraal en endosymbionten, koralen bieden leefgebied voor een verbluffend scala aan zeeleven, zegt Lin.

"Het zijn de meest biodiverse ecosystemen in de oceaan, " zegt hij. "Ze zijn een uiterst waardevolle biologische hulpbron."

Helaas, deze ecosystemen worden geconfronteerd met grote en groeiende bedreigingen, inclusief de opwarming van de aarde, vervuiling, en fysieke vernietiging door menselijke activiteiten.

Lin en zijn collega-onderzoekers wilden de effecten van microplastics op een gewone tropische koraalrifbewoner onderzoeken. De onderzoekers keken naar specifieke endosymbionten genaamd Symbiodiniaceae omdat ze de meest voorkomende fotosynthetische symbionten zijn in koraalecosystemen in tropische en subtropische wateren. De soort Symbiodiniaceae waarop ze zich richtten, wordt Cladocopium goreaui genoemd.

Het team begon met het kweken van de algencellen en verdeelde ze in groepen. Vervolgens werd een deel van de algen blootgesteld aan microplastics.

Na ongeveer een week, de groep die werd blootgesteld aan microplastics ondervond een significante vermindering van zowel de populatiegrootte als de celgrootte, hoewel het chlorofylgehalte iets toenam ten opzichte van de controlegroep, dat laatste kan te wijten zijn aan het schaduweffect van de microplastics.

Het team heeft ook de activiteiten van enzymen gemeten die verband houden met stressrespons en ontgifting in de cellen.

De onderzoekers merkten verhoging op in een component genaamd superoxide dismutase (SOD), en een significante afname van glutathion-s-transferase (GST). Het team ontdekte ook dat een sleutelenzym bij het signaleren van celdood of apoptose was opgewekt. Deze veranderingen verhogen het stressniveau van de cellen en verminderen het vermogen van de cel om zichzelf te ontgiften, beide culmineerden in een afname van de gezondheid van de algencellen die werden blootgesteld aan microplastics.

De onderzoekers keken ook naar verschillen in genregulatie tussen de groepen. Ze vonden 191 genen die differentieel tot expressie werden gebracht, inclusief genen die verband houden met de immuunfunctie, fotosynthese, en stofwisseling. De genregulatiegegevens toonden aan dat microplastics kunnen werken als stressoren, invloed op de opname van voedingsstoffen, onderdrukken celontgiftingsactiviteiten, impact fotosynthese, en vergroot de kans dat een cel zichzelf vernietigt.

"De opkomende verontreinigende stof van microplastics blijkt de gezondheid van koralen te beïnvloeden en heeft een direct effect op de endosymbiont nadat ze zijn blootgesteld aan microplastics, " zegt Lin.

Dit is bijzonder verontrustend, zoals Lin opmerkt dat wereldwijd, koraalriffen hebben al een achteruitgang van bijna 50% gezien.

"Dit is een groot verlies en er wordt voorspeld dat we tegen 2050 90% zullen blijven verliezen als we niets doen om het verlies te vertragen. " zegt hij. "Dit is een ernstige kwestie en we moeten snel handelen."

Vooruit gaan, Lin zegt dat hij van plan is de effecten van microplastics op fytoplankton te onderzoeken, de primaire producenten in de oceaan, en blijven onderzoeken hoe koralen worden beïnvloed.

"Fytoplankton staat aan de basis van de mariene voedselketen, als ze worden beïnvloed, is het mogelijk dat de hele voedselketen en het hele mariene ecosysteem de impact zullen ondervinden, " hij zegt.

Lin zegt dat, aangezien microplastics zo lang in het milieu aanwezig zijn, het beste wat mensen nu kunnen doen, is het gebruik van plastic in ons dagelijks leven minimaliseren. Microplastics zijn geen probleem dat snel zal verdwijnen, maar Lin is ervan overtuigd dat het minimaliseren van het gebruik van plastic een directe impact zal hebben op een beter milieubehoud.

"Ik ben best optimistisch, hoewel de huidige situatie behoorlijk nijpend is, "zegt hij. "Door de loop van de geschiedenis, koralen hebben moeilijke klimaat- en milieuveranderingen doorgemaakt zoals vandaag, in sommige gevallen zelfs nog erger. Het enige wat op dit moment is, is dat de veranderingen in het milieu sneller gaan dan historische of natuurlijke processen. we geven de koralen niet genoeg tijd om zich aan te passen. Als we nu actie ondernemen om interferentie met het milieu te vertragen of te stoppen, er is hoop."