Vi nhựa: Nhà kho chứa gen kháng kháng sinh và mầm bệnh

Vi nhựa (MPs), thường được định nghĩa là các hạt, sợi và màng nhựa tổng hợp có đường kính từ 100 nm – 5 mm được tìm thấy rộng rãi trong các hệ sinh thái trên toàn cầu. Tương tự, gen kháng kháng sinh (ARGs) cũng được phát hiện rộng rãi trong tự nhiên như đất, thủy vực, trầm tích, hệ thống nuôi trồng thủy sản, nhà máy xử lý nước thải… 

Hiện nay, ô nhiễm nước cùng với sự gia tăng các mô hình nuôi trồng thủy sản thâm canh và các yếu tố khác dẫn đến dịch bệnh xảy ra thường xuyên hơn, khiến việc sử dụng thuốc kháng sinh trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc kháng sinh dẫn đến sự hình thành các gen đột biến ở vi khuẩn và do đó dịch bệnh nằm ngoài tầm kiểm soát. Ngày càng có nhiều nghiên cứu về vi nhựa và gen kháng kháng sinh nhưng vẫn còn thiếu các thông tin cũng như các báo cáo khoa học về sự tương tác của hai yếu tố này và những tác động tổng hợp của chúng đối với nuôi trồng thủy sản. 

Hiện nay, các nguồn vi nhựa chính trong nuôi trồng thủy sản đến từ nguồn đất, du lịch ven biển, vận chuyển tàu, đánh bắt thủy sản, cơ sở chăn nuôi, và lắng đọng trong khí quyển. Thông qua việc xả nước thải, hàng triệu hạt vi nhựa xâm nhập vào hệ sinh thái nước ngọt mỗi ngày và không thể bị phân huỷ trong một thời gian dài dẫn đến những  thay đổi hình thái và đặc điểm của nó. 

Vi nhựa có diện tích bề mặt lớn và có xu hướng hấp phụ kim loại nặng, chất ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật và kháng sinh. Những ảnh hưởng của vi nhựa chủ yếu đến từ ba khía cạnh: thứ nhất, làm tắc nghẽn hoặc mài mòn các cơ quan và đường tiêu hóa, giảm khả năng hấp thụ thức ăn của vi sinh vật; thứ hai, các chất ô nhiễm môi trường thải ra được vi nhựa hấp thụ có một số tính chất rất độc hại; thứ ba, động vật ăn trực tiếp và tích lũy gián tiếp vi nhựa thông qua chuỗi thức ăn. Những tích tụ này có thể ảnh hưởng đến chức năng tiêu hóa của động vật do khó tiêu và không thể đào thải ra khỏi cơ thể, gây ức chế tăng trưởng và phát triển, ảnh hưởng miễn dịch, sinh sản, dị dạng phôi và tổn thương về mặt di truyền. Cuối cùng xâm nhập vào cơ thể con người, gây ra những tác hại khôn lường đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái môi trường.

Trong môi trường nước nuôi trồng thủy sản, các vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh bám vào bề mặt vi nhựa, sự tích tụ của các chất có hại trên vi nhựa có thể gây ra áp lực làm tăng nguy cơ đột biến gen, khiến các gen trở thành gen kháng kháng sinh (ARGs). Ngoài ra, các vi nhựa có sự tác động sinh lý và sinh hóa với thực vật, động vật phù du ở các mức độ khác nhau. Không chỉ có vi khuẩn gây bệnh mà còn có men vi sinh trong môi trường nuôi để duy trì sự cân bằng. Tuy nhiên, nếu môi trường nuôi chứa hàm lượng vi nhựa cao, vi khuẩn gây bệnh sẽ dễ dàng phát triển hơn men vi sinh. Sự cạnh tranh để phát triển này làm xáo trộn cấu trúc của quần xã vi sinh vật trong nước hoặc trong cơ thể động vật thủy sản.

Hơn thế nữa, vi nhựa và gen kháng kháng sinh còn thúc đẩy sự xuất hiện của dịch bệnh. Vi nhựa đóng vai trò trong việc vận chuyển mầm bệnh cũng như gen kháng kháng sinh. Với sự gia tăng nồng độ vi nhựa và mức độ nuôi thâm canh trong nuôi trồng thủy sản, các gen kháng kháng sinh với độc lực cao làm cho việc sử dụng kháng sinh ban đầu mất hiệu quả, bệnh xảy ra thường xuyên. Để giải quyết vấn đề này, nông dân thường tăng cường sử dụng kháng sinh, dẫn đến việc phát triển thêm các chủng và gen kháng kháng sinh mới, từ đó rơi vào vòng luẩn quẩn lạm dụng thuốc. Bên cạnh đó, dựa trên sự tập trung và tính di động của vi nhựa, các loài tảo có hại như Protothecium marinum dễ bám vào vi nhựa hơn hơn các loài tảo khác. Chúng sẽ dễ dàng phát triển và tạo thành thủy triều đỏ, tiêu hao nhiều oxy, thải ra chất độc, gây nguy hiểm cho sinh vật biển và ô nhiễm môi trường biển (Keswani et al.,2016). 

Ảnh hưởng từ vi nhựa, gen kháng kháng sinh và các tác động tổng hợp của chúng đối với nuôi trồng thủy sản không chỉ về mặt sinh lý sinh hóa mà còn tác động về mặt di truyền. Ổn định trong tự nhiên và khó phân hủy, vi nhựa có xu hướng tích tụ, lắng đọng trong các sinh vật và một số thậm chí ở lại trong các tế bào. Những chất này có thể gây ra rối loạn chuyển hóa ở cấp độ phân tử và gây ra biến đổi di truyền.

Kiểm soát việc sử dụng thuốc kháng sinh và các sản phẩm nhựa một cách khoa học và lành mạnh đồng thời tăng cường nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ xử lý hiện đại đối với vi nhựa (MPs) và gen kháng kháng sinh (ARGs ) là việc làm cần thiết để  hướng tới bảo vệ môi trường trong nuôi trồng thủy sản và chất lượng an toàn của các sản phẩm thủy hải sản.

Interactions of microplastics and antibiotic resistance genes and their effects on the aquaculture environments by Han Dong, Yuliang Chen, Jun Wang, Yue Zhang, Pan Zhang, Xiang Li, Jixing Zou, Aiguo Zhou.