Vulnerability of bacterial community to antibiotics in aquatic environments and its effect on biogeochemical processes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03608
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Hama Takeo 筑波大学, 生命環境系, 名誉教授 (30156385)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻村 真貴 筑波大学, 生命環境系, 教授 (10273301) ; 須田 亙 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (20590847) ; 渡邊 圭司 埼玉県環境科学国際センター, 水環境担当, 専門研究員 (50575230) ; 大森 裕子 筑波大学, 生命環境系, 助教 (80613497)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 抗生物質 / 自然細菌群集 / 多様性 / 物質循環

Outline of Final Research Achievements

Experimental analyses were performed to elucidate the effects of contaminated antibiotics on natural bacterial communities in lake and river environments. Diversity of the bacterial community decreased under the concentration of tetracycline higher than 1 mg/L. This indicates that the sensitive bacterial groups likely be affected in the concentration of 10 μg/L of antibiotics. In Japan, it is not conceivable that natural bacterial community affected by the contaminated antibiotics, because the maximum concentration of antibiotics is about 100 ng/L. On the contrary, high concentrations up to 25 μg/L were reported in the discharge area of sewage-treatment plant, and this strongly suggests that the natural bacterial community is affected by the contaminated antibiotics.

Free Research Field

生物地球化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

環境中に流出した抗生物質が、細菌の自然群集に対してどの程度の影響を与えるかについては、重要な問題として指摘はされいるが、実際に研究が行われた例はほとんど無い。本研究は、実験的解析を通して、自然群集が影響を受ける濃度を実験的に特定することができた。また、その群集組成の変化が、有機物の分解など細菌が果たしている物質循環にも影響を与えることが確認された。抗生物質などの医療薬品が自然環境に流出に関しては、今後十分な対策を講じることが必要であるが、本研究は、その影響の評価に関して、重要な知見を与える。