Os estresses químicos e físicos enfrentados pelas bactérias durante o tratamento de águas residuais podem afetar a transferência de genes entre elas. Mas investigadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Cartagena descobriram que, embora certas combinações de factores de stress aumentassem significativamente a taxa de transferência de genes, outras combinações diminuíam-na. Esta descoberta pode informar as melhores práticas de concepção e gestão de tratamento e reutilização de águas residuais.
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah descobriram que uma combinação de fatores estressantes no tratamento de águas residuais afeta as taxas de transferência de genes bacterianos. Seus resultados mostraram que as membranas de microfiltração foram mais eficazes do que a filtração em areia na redução das concentrações bacterianas e de eDNA, minimizando assim a transferência de genes. Fonte da imagem: 2023KAUST; HenoHwang
Globalmente, muitas regiões consideram as águas residuais tratadas como um recurso de água doce potencialmente valioso. “Como parte da Visão Saudita 2030, há uma necessidade de aumentar as taxas de reutilização e tratamento de água”, disse Bothayna Al-Gashgari, estudante de doutoramento no grupo de Hong Peiying que liderou a investigação. "Promover o descarte seguro e a reutilização é vital."
As bactérias podem absorver naturalmente DNA extracelular (eDNA) do ambiente circundante e integrar genes funcionais em seus próprios genomas. As águas residuais tratadas podem conter concentrações relativamente altas de bactérias e eDNA. Também expõe as bactérias a factores de stress conhecidos por melhorar a absorção e integração do eDNA, incluindo luz ultravioleta, subprodutos químicos de desinfecção e medicamentos.
“Vários estudos destacaram o impacto potencial de estressores individuais na transferência horizontal de genes bacterianos em águas residuais cloradas”, disse Al-Gashgari. "Mas em ambientes reais de águas residuais, existem vários estressores simultaneamente. Nosso objetivo era compreender o impacto combinado desses fatores."
O tratamento de águas residuais para reutilização segura fornece valiosos recursos de água doce. Fonte da imagem: 2023KAUST; HenoHwang
Os pesquisadores levantaram a hipótese de que vários estressores teriam efeitos aditivos nas taxas de transferência de genes. Mas, surpreendentemente, a situação é muito mais complicada. Dependendo do seu modo de ação, algumas combinações aumentam sinergicamente significativamente as taxas de transferência de genes, algumas têm um efeito neutro e outras reduzem as taxas de transferência de genes.
“Por exemplo, quando um factor de stress que aumenta a permeabilidade da parede celular bacteriana (como a droga carbamazepina) é combinado em sequência com um factor de stress que causa danos no ADN (como a exposição solar), os dois factores de stress podem ter um efeito sinérgico”, disse Al-Gashgari. “Também descobrimos que se um estressor (como o clorofórmio) interage diretamente com o eDNA de maneira prejudicial, ele bloqueia a integração do DNA no genoma bacteriano, criando um efeito antagônico”.
Esta complexidade torna difícil prever os efeitos combinados de múltiplos factores de stress, complicando a capacidade de avaliar se pode haver consequências não intencionais no ambiente de reutilização a jusante. No entanto, os resultados do estudo trazem conclusões claras para o tratamento de águas residuais.
Um objetivo fundamental nos processos de tratamento de águas residuais deve ser manter baixas concentrações de bactérias e eDNA nas águas residuais, minimizando assim a transferência de genes.
“Acreditamos que as instalações de tratamento de águas residuais deveriam ser equipadas com membranas de microfiltração em vez de filtração de areia porque as membranas de microfiltração podem remover bactérias e DNA extracelular a níveis que são prejudiciais à transformação natural”, disse Hong. “As membranas de microfiltração são mais caras para instalar e operar do que a filtração de areia, mas pedimos às concessionárias que tomem essa precaução”.