Nematoden ontwikkelen voorkeur voor vervuilde voeding na langdurige blootstelling aan microplastics

Onderzoekers van de Hong Kong Polytechnic University hebben ontdekt dat meerjarige blootstelling aan microplastisch vervuild prooi de natuurlijke voedselvoorkeuren van aaltjes omkeert, wat wijst op een aangeleerde aantrekkingskracht voor vervuild prooi.

Dieren moeten voedsel evalueren op basis van smaak, geur en textuur om schadelijke inname te vermijden. Waar mogelijk passen ze hun voorkeuren aan op basis van ervaring en associëren ze smaken met resultaten. Vervuilers doordringen nu voedselbronnen in veel ecosystemen, wat leidt tot wijdverspreide inname onder wilde populaties. Microplastics, vanwege hun kleine formaat, worden vaak per ongeluk gegeten en kleine organismen kunnen ze verwarren met bacteriën of schimmels, vooral in vervuilde omgevingen.

In de studie, getiteld “Microplastics Alter Predator Preferences of Prey through Associative Learning,” hebben onderzoekers gedragsproeven ontworpen om te testen of roof-aaltjes microplastisch vervuilde en niet-vervuilde prooi konden detecteren en onderscheiden, en of deze discriminatie door ervaring kon worden gewijzigd.

In experimentele instellingen met Caenorhabditis elegans observeerden onderzoekers dat wormen die op bacteriële diëten waren gekweekt, migreerden naar niet-vervuilde (microplastvrije) voedselpatches wanneer ze de keuze hadden. Wanneer ze gedurende opeenvolgende generaties bacteriën gemengd met polystyreen microplastics kregen, ontwikkelden de wormen een aantrekkingskracht voor het microplastisch vervuilde voedsel. Deze gedragsveranderingen vereisen functioneel olfactorisch leren, waarbij het lrn-1 gen betrokken is.

In zowel agar-gebaseerde als bodem microcosm platforms volgde het foerageergedrag van de aaltjes de blootstellingsgeschiedenis in plaats van de aangeboren voorkeur. Getrainde roofdieren selecteerden prooi die leek op hun vorige omgevingen, en wijzigden de richting van hun prooi-jacht als reactie op generaties van blootstelling aan vervuiling.

Odr-10 mutanten, die een functionele olfactorische chemosensorische receptor missen, toonden geen voorkeur tussen schoon en vervuild voedsel, wat aangeeft dat het vermogen om microplasticvervuiling te detecteren bestaat en olfactorische input via odr-10 vereist. Wormen die gedurende drie opeenvolgende generaties waren geconditioneerd op vervuild voedsel, ontwikkelden een voorkeur ervoor. lrn-1 mutanten, die deficient zijn in olfactorisch associatief leren, verworven deze gedragsverandering niet, zelfs niet na multigenerationele blootstelling aan vervuilde prooi, wat aangeeft dat het gewijzigde foerageergedrag functionele leermechanismen vereiste.

De auteurs concluderen dat blootstelling aan microplastics het foerageergedrag van roofdieren wijzigde door te veranderen hoe normale prooi werd waargenomen. Aanvankelijk wijzigde de vervuiling het olfactorische profiel van bacteriële prooi, waardoor het minder aantrekkelijk leek, wat tot vermijden leidde. Zodra ze gewend waren geraakt om alleen te overleven op het vervuilde profiel, nam een nieuwe voorkeur het over.

De onderzoekers maakten zich zorgen dat generatietraining aan vervuilde prooi de trofische cascades en nutriëntenstromen in vervuilde ecosystemen zou kunnen verstoren. Door microplastics getrainde roofdieren zouden voedselwebben kunnen herschikken door de verdeling en overvloed van prooi te verschuiven.