Mikroplastiklerdeki biyofilm oluşumunun incelenmesi
Investigation of biofilm formation on microplastics
Yazar: CEREN ÇATI
Danışman: PROF. DR. SEVCAN AYDIN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Günümüzde öncelikli kirleticiler haline gelen mikroplastikler, boyutları 5 milimetre ile 1 mikrometre arasında değişen sentetik organik polimerlerdir. Mikroplastikler çeşitli yollarla ortama girebilir, yıllarca bulunduğu konumda kalabilirler. Özellikle sucul ekosistemlerde birikerek ciddi zararlara sebebiyet verebilmektedirler. Son yıllarda yapılan çalışmalar mikroplastiklerin biyofilm oluşumu için zemin hazırladıklarını, özellikle patojen ve antibiyotik dirençli bakterilerin oluşan biyofilm tabakasında yoğun bir şekilde antibiyotik direnç gelişimini hızlandırdıkları görülmüştür. Doğal çeşitliliği tehdit eden bu durumun oluşum mekanizmasının anlaşılıp önüne geçilmesi, ileride ilaçlara dirençli mikroorganizmalardan kaynaklanan yeni pandemi ve epidemi gibi insan sağlığını tehdit edecek sağlık sorunlarının önlenmesi açısından önem taşımaktadır.
Yüksek lisans tezinde mikroplastik kaynaklı biyofilm oluşumunun incelenmesi amaçlanmıştır. Sucul ortama mikroplastik yerleştirilerek, biyofilm tabakasının (plastisfer) oluşumu beklenmiştir ve sonrasında mikroplastik ortamdan alınmıştır. Elde edilen biyofilm tabakasında yer alan mikrobiyal komünite değişimleri yeni nesil dizileme analizleri kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca yatay gen transferi ile patojen özellik göstermeyen bakterilerden,  farklı patojen mikrobiyal türlere direnç genlerinin aktarılmasına olanak sağlayan biyofilm tabakasının, farklı sucul kaynaklarda nasıl değiştiği araştırılmıştır. Yapılan bu çalışmada hem deniz ortamına maruz bırakılmış biyofilm örneği hem de göl ortamına maruz bırakılmış biyofilmlerde gözlenen baskın bakteriyel türler A. nitrofigilis, A. acticola, A. maotaiensis, T. alkalilacus ve P. lekithochrous MP'nin biyobozunmasına odaklanan gelecekteki çalışmalar için biyolojik olarak mikroplastik parçalayıcı ajanlar olarak hizmet etme potansiyeline sahiptir. Çalışma sonuçları MP ile ilişkili biyofilm topluluk yapısının hem deniz hem de tatlı su ortamlarında önemli farklılıklar sergilediğini göstermektedir. Bu çalışma İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje numarası: FYL-2023-40027'dir.

Abstract:
Microplastics, which have become primary pollutants today, are synthetic organic polymers ranging in size from 5 mm to 1 micrometer. They be able to enter the environment in various ways, remain in their position for years, and cause severe damage, especially by accumulating in aquatic ecosystems. Studies conducted in recent years have shown that microplastics pave the way for the formation of biofilms. Particularlypathogenic and antibiotic-resistant bacteria thrive intensively in these biofilms, accelerating the development of antibiotic resistance. Therefore, understanding and preventing the mechanism behind this situation, which threatens natural diversity, is vital in avoiding health problems that jeopardize human well-being, such as potential new pandemics and epidemics caused by drug-resistant microorganisms in the future.
The master's thesis aims to examine microplastic-induced biofilm formation. Placing microplastic in the aquatic environment have wait until the construction of the biofilm layer (plastisphere) is observed. Subsequently, the microplastic have been removed from the environment. Next-generation sequencing analyses determined microbial community changes in the biofilm layer. In addition, it was investigated how the biofilm layer, which allows the transfer of resistance genes from non-pathogenic bacteria to different pathogenic microbial species through horizontal gene transfer, changes in different aquatic resources. This study highlights the potential of both marine-exposed biofilm samples and lake-exposed biofilms, featuring dominant bacterial species such as A. nitrofigilis, A. acticola, A. maotaiensis, T. alkalilacus, and P. lekithochrous, to serve as effective biological agents for the future investigation of microplastic biodegradation. The study results indicate significant differences in the biofilm community structure associated with microplastics in both marine and freshwater environments.This study was funded by Scientific Research Projects Coordination Unit of Istanbul University. Project number: FYL-2023-40027.