Mikroplaster är ett växande miljöproblem, och effekterna av denna avfallsprodukt på koraller framhävs i forskning publicerad i Kemosfär från ett internationellt team av forskare inklusive UConn marinvetenskapsprofessor Senjie Lin.

Plast som slängs i miljön bryts ner i mindre och mindre fragment, kallas mikroplaster när de mäter mindre än fem millimeter. Mikroplaster är utbredda i hela miljön och intas av djur på alla nivåer i näringsväven, från de minsta organismerna hela vägen till spetsrovdjur, inklusive människor.

Plast innehåller farliga föreningar som bisfenol A (BPA), flamskyddsmedel, och andra kända cancerframkallande ämnen eller hormonstörande ämnen. Plast kan också lätt absorbera gifter från miljön, som spårmetaller och organiska föroreningar som PCB.

I marina miljöer, mycket små djur som protister, växtplankton, och andra är också utsatta för de skadliga effekterna av mikroplaster, vilket utgör ett betydande problem för koraller, som förlitar sig på symbiotiska relationer mellan olika organismer, säger Lin.

"Korallekosystem är väldigt samarbetsvilliga, " säger han. "Koraller är ryggradslösa djur som förlitar sig på alger som lever inuti korallerna och fotosyntetiserar energirika och näringsrika föreningar för korallerna. Algerna får i sin tur näring från korallernas metaboliska avfall. Det är ett väldigt mutualistiskt system."

Utöver samarbetet mellan koraller och endosymbionter, koraller ger livsmiljö för ett fantastiskt utbud av marint liv, säger Lin.

"De är de mest biologiska mångfaldiga ekosystemen i havet, " säger han. "De är en extremt värdefull biologisk resurs."

Tyvärr, dessa ekosystem står inför stora och växande hot, inklusive global uppvärmning, förorening, och fysisk förstörelse från mänskliga aktiviteter.

Lin och hans forskarkollegor ville utforska effekterna av mikroplast på en vanlig tropisk korallrevsbo. Forskarna tittade på specifika endosymbionter som kallas Symbiodiniaceae eftersom de är de vanligaste fotosyntetiska symbionterna i korallekosystem i tropiska och subtropiska vatten. Arten av Symbiodiniaceae de fokuserade på heter Cladocopium goreaui.

Teamet började med att föda upp algcellerna och delade in dem i grupper. Då exponerades en del av algerna för mikroplast.

Efter ungefär en vecka, gruppen som exponerades för mikroplast upplevde en betydande minskning av såväl populationsstorlek som cellstorlek, även om klorofyllhalten ökade något jämfört med kontrollgruppen, det senare kan bero på mikroplasternas skuggeffekt.

Teamet mätte också aktiviteten hos enzymer relaterade till stressrespons och avgiftning i cellerna.

Forskarna märkte förhöjning i en komponent som kallas superoxiddismutas (SOD), och en signifikant minskning av glutation s-transferas (GST). Teamet fann också att ett nyckelenzym för att signalera celldöd eller apoptos höjdes. Dessa förändringar ökar cellstressnivåerna och minskar cellens förmåga att avgifta sig själv, båda kulminerade i minskningar av hälsan hos algcellerna som exponeras för mikroplast.

Forskarna tittade också på skillnader i genreglering mellan grupperna. De hittade 191 gener som uttrycktes differentiellt, inklusive gener relaterade till immunfunktion, fotosyntes, och metabolism. Genregleringsdata visade att mikroplaster kan fungera som stressorer, påverka näringsupptaget, undertrycka cellavgiftningsaktiviteter, påverka fotosyntesen, och öka chanserna att en cell kommer att förstöra sig själv.

"Den framväxande föroreningen av mikroplast har visat sig påverka korallhälsa och ha en direkt effekt på endosymbiont efter att de exponerats för mikroplaster, säger Lin.

Detta är särskilt oroande, som Lin noterar att världen över, korallreven har redan sett en minskning med nästan 50 %.

"Det här är en stor förlust och det förutspås att vi kommer att fortsätta att förlora 90 % till 2050 om vi inte gör något för att bromsa förlusten, " säger han. "Det här är en allvarlig fråga och vi måste agera snabbt."

Går framåt, Lin säger att han planerar att forska om effekterna av mikroplast på växtplankton, de primära producenterna i havet, samt att fortsätta att undersöka hur koraller påverkas.

"Fytoplankton är basen i den marina näringskedjan, om de genomförs finns det potential att hela näringskedjan och hela det marina ekosystemet kommer att uppleva påverkan, " han säger.

Lin säger att eftersom mikroplaster kvarstår så länge i miljön, det bästa individer kan göra just nu är att minimera användningen av plast i våra dagliga liv. Mikroplaster är inte ett problem som kommer att försvinna snart, men Lin är övertygad om att minimera användningen av plast kommer att ha en direkt inverkan på att bättre bevara miljön.

"Jag är ganska optimistisk, även om den nuvarande situationen är ganska svår, " säger han. "Genom historiens gång, koraller har gått igenom fruktansvärda klimat- och miljöförändringar som idag, ännu värre i vissa fall. Det enda just nu är att miljöförändringarna sker snabbare än historiska eller naturliga processer, vi ger inte korallerna tillräckligt med tid att anpassa sig. Om vi ​​vidtar åtgärder nu för att bromsa eller stoppa störningar på miljön, det finns hopp."