Mikroplastik kann evolutionäre Veränderungen auslösen

Mikro­plas­tik gelangt in immer größeren Konzen­tra­tio­nen in die Umwelt und zer­set­zt sich nur sehr langsam. Die bis zu fünf Mil­lime­ter kleinen Kun­st­stoff-Par­tikel wer­den durch Wass­er und Wind ver­bre­it­et. Inzwis­chen wurde Mikro­plas­tik bere­its in allen Ökosys­te­men nachgewiesen, von der Tief­see bis zu hochalpinen Gletsch­ern. Obwohl es immer mehr Hin­weise darauf gibt, dass die Auf­nahme von Mikro­plas­tik – je nach Größe, Menge und Zusam­menset­zung – schädlich für Organ­is­men sein kön­nte, ist der Grad der Gefährlichkeit noch nicht abschließend geklärt.
Dass Mikro­plas­tik auch evo­lu­tionäre Verän­derun­gen aus­lösen kann, zeigt nun zum ersten Mal ein inter­na­tionales Team von Wissenschaftler*innen des LOEWE-Zen­trums für Trans­la­tionale Bio­di­ver­sitätsgenomik (TBG), des Senck­en­berg Bio­di­ver­sität und Kli­ma Forschungszen­trums Frank­furt (SBiK‑F) und des Est­nis­chen Nation­al­labors für Chemie und Physik. Ihre genomis­che Studie wurde im Fach­magazin „Chemos­phere“ veröf­fentlicht. Dem­nach löst die Auf­nahme von Mikro­plas­tik­par­tikeln bei der Zuck­mücke Chi­rono­mus ripar­ius eine evo­lu­tionäre Anpas­sung aus.
In einem Exper­i­ment über mehrere Mück­en-Gen­er­a­tio­nen wur­den sie ein­er Konzen­tra­tion von Mikro­plas­tik aus­ge­set­zt, wie sie auch in der Umwelt zu find­en ist. Dabei zeigte sich zunächst ein Fit­nessver­lust in Form von Todesrat­en von bis zu 50 Prozent. Darauf­fol­gend set­zte jedoch eine inter­es­sante Entwick­lung ein: Inner­halb von drei Gen­er­a­tio­nen passten sich die Mück­en an die Auf­nahme des Schad­stoffs an, so dass hin­sichtlich der Über­leben­srat­en kein Unter­schied zur Kon­troll­gruppe mehr festzustellen war. Gle­ichzeit­ig wur­den jedoch in ihrem gesamten Genom Verän­derun­gen reg­istri­ert, die sich als Grund für diese unge­mein schnelle Anpas­sung deuten lassen. Ins­beson­dere zeigten diejeni­gen Gene Zeichen von evo­lu­tionär­er Anpas­sung, die bei der Bekämp­fung von Entzün­dun­gen und oxida­tivem Stress – einem stof­flichen Ungle­ichgewicht in Zellen, das Reparatur- und Ent­gif­tungs­funk­tio­nen beein­trächtigt – eine Rolle spielen.

„Auch wenn sich die Zuck­mück­en sehr schnell an das Mikro­plas­tik anpassen kon­nten, ist das nur teil­weise eine gute Nachricht. Denn dies spiegelt möglicher­weise nicht die Sit­u­a­tion in natür­lichen Pop­u­la­tio­nen und Ökosys­te­men wider. Dazu müssen viele ver­schiedene Fak­toren berück­sichtigt werden.“
— Dr. Hali­na Binde Doria, Studien-Autorin

Zum einen zeige die Ver­suchssi­t­u­a­tion möglicher­weise nicht alle neg­a­tiv­en Auswirkun­gen von Mikro­plas­tik auf das Über­leben beziehungsweise die Ver­mehrungsrate, kurz die evo­lu­tionäre Fit­ness. So bee­in­flusse zum Beispiel die Auf­nahme von Mikro­plas­tik­par­tikeln direkt oder indi­rekt die Nährstof­fauf­nahme im Darm und könne in nährstof­far­men Phasen, zum Beispiel im Win­ter, neg­a­tive Auswirkun­gen haben. Auch könne die Anpas­sung an Mikro­plas­tik wichtige andere Anpas­sun­gen, wie etwa die Kon­trolle der Muta­tion­srate, außer Kraft set­zen. Darüber hin­aus sei bekan­nt, dass sich nicht alle Arten so schnell anpassen kön­nten wie die Zuck­mück­en. Auf diese hätte Mikro­plas­tik länger­fristig schädliche Auswirkungen.
Stu­di­en­leit­er Prof. Markus Pfen­ninger, eben­falls am LOEWE-Zen­trum TBG und dem SBiK‑F tätig sowie an der Johannes Guten­berg-Uni­ver­sität Mainz, fasst zusam­men: „Unsere Studie zeigt, dass Mikro­plas­tik in der Umwelt das Poten­zial hat, die evo­lu­tionäre Entwick­lung der ihm aus­ge­set­zten Arten für immer zu verän­dern. Auch wenn unmit­tel­bar schädliche Auswirkun­gen schein­bar aus­bleiben, stellt Mikro­plas­tik eine bish­er unter­schätzte Bedro­hung aller Ökosys­teme dar. Wir wollen nun weit­er exem­plar­isch die genomis­chen Reak­tio­nen der Zuck­mück­en auf Mikro­plas­tik erforschen, da sie auf­grund ihrer schnellen Fortpflanzungsrate, der leicht­en Hal­tung im Labor und des vorhan­de­nen Ref­eren­zgenoms für diese Analy­sen gut geeignet sind.“