슈퍼버그의 위협: 식량 공급을 위협하는 농업의 숨겨진 플라스틱 위기

일리노이 대학교 2023년 8월 25일

현대 농업의 플라스틱 의존도가 높기 때문에 농업 토양에 마이크로플라스틱과 나노플라스틱이 널리 퍼지게 되었습니다. 일리노이 대학 어바나-샴페인(Urban-Champaign) 연구진은 이러한 플라스틱이 식품 공급에서 항생제 내성 박테리아를 촉진할 수 있다고 경고했습니다.

모든 산업과 마찬가지로 현대 농업도 플라스틱에 크게 의존하고 있습니다. 채소밭을 장식하는 플라스틱 덮개, 들판에서 흐르는 물을 관리하는 PVC 수로, 높은 터널용 폴리에틸렌 차폐물, 종자, 비료, 제초제를 담는 플라스틱 용기 등을 생각해 보세요. 일리노이 대학교 어바나-샴페인(University of Illinois Urbana-Champaign) 연구진의 최근 연구에 따르면 이러한 플라스틱은 이제 미세 플라스틱과 나노 플라스틱의 형태로 농업 토양에 널리 분산되어 있습니다.

그것이 반드시 새로운 것은 아닙니다. 미세플라스틱은 지구상의 거의 모든 생태계와 유기체에서 발견되었습니다. 농업, 소비자 및 환경 과학 대학(ACES) 연구진에 따르면, 농업 토양의 마이크로 및 나노 플라스틱이 우리의 식품 공급 경로를 통해 항생제 내성 박테리아에 기여할 수 있다는 것이 반전입니다.

ACES 식품과학과 인간영양학과의 박사후 연구원인 연구 저자 Jayashree Nath는 “플라스틱 자체는 그다지 독성이 없을 수 있지만 병원성 및 항미생물 내성 박테리아를 먹이 사슬로 전달하는 벡터 역할을 할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이 현상은 사람들에게 잘 알려져 있지 않기 때문에 우리는 인식을 높이고 싶었습니다.”

미세 플라스틱과 항생제 내성 사이의 연관성이 명확하지 않은 경우 작동 방식은 다음과 같습니다. 첫째, 플라스틱은 우수한 흡착제입니다. 이는 화학 물질과 미생물이 플라스틱에 달라붙는 것을 좋아한다는 것을 의미합니다. 살충제나 중금속과 같이 일반적으로 토양을 통해 빠르게 이동하는 화학 물질은 플라스틱과 만나면 주변에 달라붙어 농축됩니다. 마찬가지로, 토양에서 자연적으로 발생하는 박테리아 및 기타 미생물은 우선적으로 미세플라스틱의 안정적인 표면에 모여서 소위 생물막을 형성합니다.

일리노이주의 농장 토양에서 분리된 이와 같은 미세플라스틱 조각은 병원성 박테리아에게 항생제 내성을 발달시키고 관련 유전자를 이웃 박테리아에 전달하는 완벽한 기질을 제공할 수 있습니다. 일리노이 대학의 새로운 검토 논문에서는 식품이 재배되는 곳에서 미세 플라스틱과 미생물 사이의 상호 작용을 명확히 하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 요구합니다. 크레딧: 일리노이 대학교 Jayita De 및 Pratik Banerjee

박테리아가 새로운 서식지에서 특이한 화학 물질을 만나면 스트레스 반응 유전자를 활성화하여 때로는 항생제를 포함한 다른 화학 물질에도 저항하도록 돕습니다. 박테리아 그룹이 동일한 표면에 부착되면 수평 유전자 전달이라는 과정을 통해 이러한 유전자를 공유하는 습관이 있습니다. 박테리아 세포에 들어갈 수 있는 나노플라스틱은 다른 종류의 스트레스를 나타내지만, 그 스트레스는 동일한 결과를 가져올 수 있습니다.

“박테리아는 수백만 년 동안 스트레스에 대처하기 위해 유전적 메커니즘을 발전시켜 왔습니다. 플라스틱은 자연에서 본 적이 없는 신소재 박테리아이므로 이제 스트레스를 처리하기 위해 이러한 유전적 도구 세트를 불러일으키고 있습니다.”라고 공동 저자이자 FSHN 부교수이자 일리노이 확장 전문가인 Pratik Banerjee가 말했습니다. "우리는 또한 박테리아가 플라스틱이 있으면 항균제에 대한 내성이 더 강해질 뿐만 아니라 더 독성이 강해질 수 있다는 것을 보여주었습니다."

미세플라스틱에 있는 박테리아 사이의 유전자 전달은 다른 환경, 특히 물에서 문서화되었습니다. 지금까지 이 현상은 농경지 토양에서 가정적으로만 이루어졌을 뿐, 그런 현상이 일어나지 않는다는 뜻은 아니다. Nath와 Banerjee는 현재 유전자 전달을 문서화하기 위한 실험실 연구를 진행하고 있습니다.

Banerjee는 "토양은 이 분야에서 연구가 덜 된 분야입니다."라고 말했습니다. “우리는 토양에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해할 의무가 있습니다. 왜냐하면 우리가 의심하고 두려워하는 것은 토양의 상황이 물보다 더 나쁠 수 있다는 것이기 때문입니다.