Étudiants-chercheurs de premier cycle, Josh Price (à gauche) et Zach Weagly (à droite) au lac se préparent à prélever des échantillons d'eau pour des tests chimiques et microbiologiques. En aval de la zone de baignade du réservoir Blue Marsh. Crédit :Melissa Buchter, État de Pennsylvanie
La curiosité d'un pêcheur a conduit à l'identification de la corrélation entre les communautés microbiennes dans les lieux récréatifs d'eau douce et les changements environnementaux saisonniers, selon une équipe de chercheurs de Penn State.
Zachary Weagly, diplômé de Penn State Berks en 2018 et passionné de pêche, remarqué que la qualité de l'eau où il pêchait changeait avec l'environnement local. Il a demandé à Tami Mysilwiec, professeur agrégé de biologie et un de ses professeurs, s'il pouvait utiliser certains des Biolog Ecoplates de son laboratoire pour tester l'eau et un site à trois, un projet pluriannuel pour tester l'eau douce dans le bassin versant de Blue Marsh en Pennsylvanie a commencé.
"Zach est venu me voir parce qu'il est un passionné de pêche et que notre campus jouxte un affluent de la rivière Schuylkill, Ruisseau Tulpehocken, " a déclaré Mysilwiec. " Quand il est allé à la pêche, il a remarqué des changements dans l'eau et le poisson à différents moments.
Les Biolog Ecoplates sont disponibles dans le commerce et contiennent trois ensembles de puits identiques qui testent 31 formes différentes de produits chimiques contenant du carbone. Les communautés bactériennes ont des modèles de réaction identifiables sur ces plaques et les chercheurs peuvent caractériser les communautés et suivre leurs changements à travers le temps et les changements environnementaux.
Le premier site testé se trouve sur un ruisseau qui reçoit les eaux de ruissellement des terres agricoles. Le deuxième site est un lac avec un barrage artificiel, ce qui est inhabituel car l'eau s'écoule du lac par le bas plutôt que de tomber par-dessus un déversoir. Le troisième site est en aval dans une zone de complexes industriels, un hôpital et un aéroport.
Site d'échantillonnage du ruisseau Tuplehocken (site en amont). Crédit :Zach Weagly, État de Pennsylvanie
« Les trois sites sont dans trois zones environnementales différentes, " a déclaré Mysilwiec. " La qualité de l'eau change sur une base saisonnière, ce qui conduit à la question de ce qui arrive aux agents pathogènes potentiels. »
Les plaques de test peuvent donner une idée de ce que les microbes dans l'eau aiment manger, et de là, un profil de la bactérie est possible. Certains des produits chimiques testés sont des antibiotiques, nutriments, facteurs de croissance et autres métabolites.
Les chercheurs, dont Jill M. Felker, technologue de recherche à Penn State Berks et étudiant diplômé à Antioch New England, et Katherine H. Baker, professeur agrégé émérite à la Faculté des sciences, Ingénierie et technologie à Penn State Harrisburg, examiné le nombre de bactéries E. coli et entérocoques, parce que ce sont les deux bactéries que l'Environmental Protection Agency des États-Unis utilise pour décider si les cours d'eau récréatifs sont sûrs.
« Nous avons constaté que le lac près de l'enquête dépassait les quantités acceptables 93 % du temps, " a déclaré Felker. "Nous avons également constaté que selon la saison, E. coli pourrait être 36 pour cent plus élevé que précédemment mesuré et les entérocoques pourraient être 86 pour cent plus élevés que précédemment mesurés.
Réservoir du marais bleu, à proximité d'une zone de baignade à usage public (site du lac). Crédit :Zach Weagly, État de Pennsylvanie
"Nous ne savons pas pourquoi cela se produit, " a-t-elle poursuivi. Les chercheurs se demandent s'il s'agit de phosphates et de nitrates dans les eaux de ruissellement de l'agriculture provenant de l'élevage ou des engrais.
Les chercheurs ont également utilisé le séquençage ribosomique 16S pour capturer un instantané des bactéries pathogènes dans les échantillons. Le gène de l'ARNr 16S est présent dans toutes les bactéries et les différences dans ce gène peuvent identifier les types bactériens. Les chercheurs rapportent aujourd'hui (14 août) lors de la réunion annuelle de l'Ecological Society of America à Louisville, Kentucky, qu'il y avait des différences saisonnières sur les trois sites et entre les trois sites. Les niveaux de nitrate et de phosphate ont augmenté à la fin de l'automne et au milieu du printemps. Ils ont constaté que les populations microbiennes variaient entre les trois sites, le nombre de colonies augmentant pendant les mois les plus chauds et atteignant un pic lorsque l'utilisation humaine des voies navigables était la plus élevée.
Les signes d'utilisation humaine étaient les niveaux de produits chimiques utilisés dans les produits de soins personnels et les pratiques agricoles.
Les chercheurs ont noté que « les pratiques humaines courantes peuvent potentiellement changer la chimie d'une voie navigable, conduisant à la sélection préférentielle de communautés microbiennes pathogènes. »
