Genotoxic Properties of Polystyrene (PS) Microspheres in the Filter-Feeder Mollusk Mytilus trossulus (Gould, 1850)

Abstract

Microplastic pollution of the aquatic environment is one of the most serious environmental problems today. The potential environmental risks of such particles have become growing concerns in recent years, as direct or indirect exposure to these particles leads to adverse effects on marine organisms. In this study, we investigated the potential risk of polystyrene (PS) microspheres on the genome integrity of cells of different tissues (gills and digestive gland) of the filter-feeder mollusk Mytilus trossulus, using a comet assay. With the help of the comet assay, we estimated the level of genome destruction in the cells of two different mussel tissues after short-term exposure to polystyrene. It was discovered that, despite their chemical inertness, PS microspheres that are 0.9 µm in diameter, at a concentration of 106 particles/L, exhibit genotoxic properties, which are expressed as a two-fold increase in the level of cell DNA damage of the mussel’s digestive gland. It is noted that, after exposure to PS, about half of the mussel’s digestive gland cells experienced damage in 25–35% of their DNA. In addition, the proportion of cells with significant DNA damage (50%) was about 5%. Given the unique role of the genome, DNA damage in these cells may be the earliest stage in the development of biochemical events that lead to toxic effects. These findings provide a basis for studying specific biomarkers of microplastic contamination.

Microplastics and Their Role in the Maintenance and Spread of Antibiotic Resistance Genes in Marine Ecosystems

“…В 2020-2021 гг. совокупный объём производства разнообразной и недорогой полимерной продукции для бытового использования в мире составил около 400 млн тонн в год, значительная часть которого (более 50%) использовалась однократно [5,11,27,29]. Термин «одноразовый образ жизни» стал своеобразной характерной приметой индустриального общества, поддерживаемой общественным мнением [40,41].…”

“…Прямое и опосредованное вредное воздействие пластика на морские гидробионты может иметь физическую (механическую) или химическую (токсикологическую) природу [5,39,43]. Механическое воздействие связано с заглаты-ванием морскими организмами МП и НП с последующим повреждением органов и тканей, что снижает пищевую ценность промысловых морепродуктов [38].…”

“…Химическое воздействие связано с постепенным выщелачиванием мономеров и пластиковых добавок, обладающих канцерогенным или агрессивным действием на различные биомолекулы живых организмов [3,5,7,19]. Важно отметить, что пластик может выступать в качестве переносчика химических органических загрязнителей, имеющих высокое сродство к шероховатым и гидрофобным поверхностям многих полимеров, которые в дальнейшем вместе с их МП попадают в трофические цепи морских животных [7,12,19].…”

“…В Источники поступления пластикового мусора в Мировой океан, его дальнейшая трансформация и потенциальные эффекты (рисунок авторов) Sources of plastic waste entering the World Ocean, its further transformation, and potential effects (authors' Figure ) ОБЗОРЫ недавнем исследовании V. P. Chelomin и соавт. [5] было показано, что, несмотря на химическую инертность, при концентрации 10 6 частиц/л микрочастицы ПС размером 0,9 мкм в диаметре, проявляют генотоксические свойства, которые выражаются в двукратном увеличении уровня повреждения клеточной ДНК пищеварительной железы у мидий [5].…”

“…Однако это не совсем так. Под влиянием механического воздействия, фотоокисления и биологической деградации макрофрагменты пластика фрагментируются и превращаются в низкомолекулярные микро-(менее 5 мм, МП) и наноразмерные частицы (менее 100 нм, НП) [5][6][7], которые вносят основной вклад в биологические последствия загрязнения. В дальнейшем происходит их биообрастание, миграция, поглощение морскими организмами, встраивание в их трофические цепи, после чего они становятся компонентами бентосных экосистем [5,7].…”