Los sistemas de plomería de los hogares generalmente pueden estar repletos de vida microbiana inofensiva, pero los científicos no han tenido la oportunidad de documentar completamente la comunidad bacteriana en los hogares de las personas.
La Ley de Agua Potable Segura requiere monitoreo por parte de los servicios públicos de agua, pero esas muestras se toman fuera de los límites de las propiedades de los hogares individuales. Una vez dentro de una casa, las comunidades microbianas pueden cambiar y evolucionar de maneras que normalmente no se pueden observar ni comprender.
Fangqiong Ling, profesora asistente de ingeniería energética, ambiental y química en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, está trabajando con sus colegas y estudiantes del grupo de investigadores de la calidad del agua de la escuela para cambiar eso.
Para un artículo publicado el 10 de diciembre. agua natural, Ling y sus colegas compartieron los resultados de una muestra de ocho grifos de baño domésticos en el área metropolitana de St. Louis. Tomaron muestras de casas durante siete días para ver el flujo y los cambios en las poblaciones de diferentes bacterias. Descubrieron que, aunque las casas generalmente compartían clases importantes de bacterias, por debajo del nivel de especie, había una gran diversidad de una casa a otra.
“Las casas tienen su propia firma única en comparación con el resto”, dijo Ling.
Toda el agua del grifo público está sujeta a un riguroso tratamiento y desinfección, por lo que el número de células bacterianas que detectan es muy bajo, otro desafío para el seguimiento.
Pero los que sobreviven son difíciles de encontrar. Los investigadores esperaban ver genes de resistencia a los antibióticos en el microbioma del agua del grifo y encontraron ese patrón.
Usar el mismo desinfectante común significa que un grupo reconocido de microbios puede potencialmente desarrollar resistencia a ese desinfectante. Los investigadores encontraron un patrón de esa “resistencia” entre familias. Pero ¿a qué se debe la gran diversidad de especies?
Los modelos informáticos sugieren que los microbios inicialmente establecen sus comunidades a través de procesos tanto deterministas como estocásticos, es decir, eventos aleatorios, que pueden causar una gran variación de una familia a otra, a nivel de especie.
En el caso del agua doméstica, estos procesos pueden implicar el momento aleatorio de la llegada de microbios al hogar, su dinámica de crecimiento y varios factores que aún no se comprenden.
La investigación tiene como objetivo poder monitorear, predecir y prevenir brotes de bacterias y patógenos oportunistas que causan enfermedades. Este tipo de vigilancia está en desarrollo para grandes edificios e instituciones, como hospitales, pero es escasa para los hogares individuales.
“Los hogares siguen siendo el lugar donde ocurren la mayoría de nuestras interacciones con el agua, por eso queremos estudiar los hogares”, dijo Ling.
Aunque los investigadores han encontrado patógenos o bacterias (en pequeñas cantidades) que causan enfermedades en los hogares, eso no significa que el agua doméstica no sea segura, pero los reguladores de salud pública deberían estar más atentos, dijo.
El estudiante de doctorado de Ling, Lin Zhang, autor principal del artículo de Nature Water, se propuso recolectar muestras reclutando estudiantes de secundaria para que actuaran como “científicos comunitarios”. Esos estudiantes recolectaron muestras de aproximadamente 100 hogares en el área metropolitana de St. Louis, y Zhang analizó los datos para su proyecto final de doctorado.
Aunque las bacterias asociadas a las tuberías suelen ser inofensivas, los genes de resistencia que portan pueden transferirse a patógenos cuando las personas se someten a un tratamiento con antibióticos. Debido a que los humanos entran en contacto frecuente con estas bacterias a través de actividades como ducharse y usar agua, existe un fuerte incentivo para comprender mejor el microbioma y el sistema “inmune” en los sistemas de plomería, así como también cómo interactúan con los humanos.
Mientras tanto, Zhang está satisfecho de poder realizar investigaciones que puedan beneficiar a la comunidad local y trabajar con los estudiantes.
“Me encanta que podamos brindarles a los estudiantes de secundaria una idea de la investigación del mundo real y el método científico”, dijo. “Esperamos que esto pueda inspirarles para un futuro en la ingeniería medioambiental”.
fijación de tuberías
Este otoño, la Agencia de Protección Ambiental introdujo una norma que exige que todos los municipios que suministran agua reemplacen las tuberías de plomo en la próxima década. Con los cambios en la infraestructura, puede haber oportunidades para mejorar el monitoreo más allá de los metales e introducir medidas de mitigación para los microplásticos y el microbioma.
Walter E. de Ingeniería Ambiental. Todo está “al alcance de la mano” para el profesor de Brown, Dan Giamer, quien dirige varios proyectos para monitorear y mejorar las fuentes de agua potable en los próximos años.
“Ha sido frustrantemente difícil monitorear los aspectos de la calidad del agua potable que pueden variar entre las plantas de tratamiento y los grifos de los clientes”, dijo Giamer. “Este trabajo innovador proporciona nuevos conocimientos sobre cómo crecen los microbios y qué microbios están presentes en las tuberías locales”.
Cuando Ling y Zhang se sumergen en mejores pruebas de plomería doméstica, pueden surgir más preguntas porque cuando se trata de vida microbiana, nada es lo que parece.
“Cuantas más muestras de casas miramos, más diversidad vemos”, dice Ling. Este trabajo fue apoyado por un Fondo Inicial de la Escuela de Ingeniería McKelvey y un Fondo Ralph E. Esta investigación fue apoyada por un Premio Poe Junior Faculty Enhancement Award y también fue apoyada en parte por el Departamento de Sistemas Químicos, Bioingeniería, Medio Ambiente y Transporte (CBET). ) de la Fundación Nacional de Ciencias con el premio FL-K 2047470