Tolerance and co-tolerance of microbial communities on leaf litter to silver nanoparticles and antibiotics

Abstract

Antibiotics and silver nanoparticles present emerging toxicants, more and more present in freshwater, due to their increase use in medicine and for other purposes. Th e aim of this work was to evaluate the eff ects of long-term exposure to silver nanoparticles (AgNP), silver nitrate (AgNO3) and a mixture of fi ve antibiotics (AB) on the pollution-induced community tolerance (PICT) of microbes colonizing leaf litter in streams. Furthermore, I aimed to assess the specifi city of PICT by evaluating the occurrence of co-tolerance between AgNP, AgNO3 and AB. Tolerance of pre-exposed and control communities to the toxicants were assessed in short-term bioassays by determining bacterial production measured as 14C-leucine incorporation into protein and by estimating fungal sporulation rate determined by microscopic counts of spores induced during 12 hour incubations of decomposing leaves in distilled water. In addition, I estimated fungal diversity based on microscopic identifi cation of spores produced by both control and pre-exposed communities.Th e bacterial communities pre-exposed to silver nanoparticles, silver nitrate and antibiotics increased their tolerance to these toxicants, and co-tolerance between the toxicants also occurred. In contrast to bacteria, fungal communities on decomposing leaf litter showed no tolerance or co-tolerance to any of the toxicants assessed. Our study confi rms possibility of enhanced antibiotic resistance of bacteria to antimicrobial agents, potentially presenting a serious threat to both human and environmental health.

Os compostos farmacêuticos constituem atualmente uma das principais ameaças aos sistemas de água doce. Motivo especial de preocupação é a ocorrência de agentes antimicrobianos, que podem determinar um aumento da tolerância da comunidade microbiana em relação a eles. O objetivo do nosso estudo foi, portanto, avaliar as consequências de uma exposição a longo prazo a nanopartículas de prata (AgNP), AgNO3 (como fonte de Ag+) e a uma mistura de 5 antibióticos (AB) na tolerância à poluição induzida na comunidade de decompositores microbianos (PICT) associados à folhada em águas doces. Além disso, pretendeu-se avaliar a especifi cidade de PICT avaliando a co - tolerância entre estas substâncias tóxicas. Após uma exposição longa aos tóxicos, foram realizados bioensaios de curta duração. A tolerância das comunidades controlo e pré-expostas aos tóxicos foi avaliada através da produção bacteriana por incorporação de 14C -Leucina etaxas de esporulação de fungos determinada por microscopia. Adicionalmente, foi também avaliada a diversidade fúngica nas comunidades controlo e pré-expostas. Os resultados mostraram que a pré-exposição da comunidade bacteriana a AgNP, AgNO3 ou AB aumenta a tolerância a estes agentes tóxicos, masco-tolerância entre estes tóxicos também ocorre. No entanto, não observamos qualquer tolerância em relação a essas substâncias tóxicas, nem co- tolerância na comunidade de fungos presente na folhada. Isto pode ser devido ao facto de que, em geral, as comunidades fúngicas pré-expostas não alterama sua diversidade, em comparação com o controlo.