Los sistemas de plomería de los hogares pueden estar repletos de vida microbiana generalmente inofensiva, pero los científicos no han tenido la oportunidad de documentar completamente las comunidades bacterianas dentro de 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 propiedad de los hogares individuales. Una vez dentro de una casa, las comunidades microbianas pueden cambiar y evolucionar de maneras que generalmente no se monitorean o ni siquiera se comprenden.
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 para cambiar eso, junto con sus colegas y estudiantes dentro del grupo de investigadores de la calidad del agua de la escuela.
Para un artículo publicado el 10 de diciembre en agua de la naturaleza, Ling y sus colegas compartieron los resultados de un muestreo de los grifos de los baños de ocho hogares en el área metropolitana de St. Louis. Tomaron muestras de las casas durante siete días para ver el flujo y el cambio de diferentes poblaciones de bacterias. Descubrieron que, aunque las casas generalmente compartían categorías principales de bacterias, hasta el nivel de especie, había una gran variación 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 tratamiento y desinfectantes estrictos, por lo que la cantidad de células microbianas que detectaron fue muy pequeña, otro desafío para el monitoreo.
Pero los supervivientes que encuentran son duros. Los investigadores anticiparon ver genes de resistencia a los antibióticos en los microbiomas del agua del grifo y encontraron ese patrón.
Usar el mismo desinfectante común significa que un grupo reconocible de microbios puede potencialmente adquirir resistencia a ese desinfectante. Los investigadores encontraron un patrón de ese «resistencia» en todos los hogares. Pero ¿a qué se debe la enorme variedad 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, lo que podría explicar por qué existe una enorme variación a nivel de especie, de un hogar a otro.
Para el agua doméstica, estos procesos podrían implicar el momento aleatorio de la llegada de los microbios a la casa, su dinámica de crecimiento y una variedad de factores que aún no se comprenden.
La investigación tiene como objetivo poder monitorear, anticipar y prevenir brotes de patógenos y bacterias oportunistas que propagan enfermedades. Este tipo de monitoreo está en desarrollo para grandes edificios e instituciones como hospitales, pero es escaso para hogares individuales.
«Las casas siguen siendo el lugar donde tienen lugar la mayoría de nuestras interacciones con el agua, por eso queremos estudiar los hogares», dijo Ling.
Si bien los investigadores encontraron patógenos o bacterias que causan enfermedades (en pequeñas cantidades) en las casas, eso no significa necesariamente que el agua doméstica no sea segura, pero los reguladores de salud pública deberían vigilar más de cerca, dijo.
El estudiante de doctorado de Ling, Lin Zhang, autor principal del artículo de Nature Water, ha creado una forma de realizar el muestreo mediante crowdsourcing reclutando estudiantes de secundaria para que sirvan como «científicos de la comunidad». Esos estudiantes recolectaron muestras de aproximadamente 100 hogares en el área metropolitana de St. Louis, datos que Zhang está analizando para su proyecto final de doctorado.
Si bien las bacterias asociadas con las tuberías son generalmente inofensivas, los genes de resistencia que portan pueden transferirse a patógenos cuando las personas se someten a tratamientos con antibióticos. Debido a que las personas tienen 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 «resistoma» en los sistemas de plomería, así como también cómo interactúan con los humanos.
Mientras tanto, Zhang se siente satisfecha de poder realizar investigaciones que pueden tener un beneficio local y trabajar con estudiantes.
«Me gusta que pudimos brindarles a los estudiantes de secundaria una idea de la investigación del mundo real y el método científico», dijo. «Con suerte, esto podría motivarlos a buscar un futuro en la ingeniería ambiental».
Arreglando las tuberías
Este otoño, la Agencia de Protección Ambiental instituyó una norma según la cual todos los municipios que suministran agua deberán reemplazar las tuberías de plomo en la próxima década. Con el cambio de infraestructura, también puede haber oportunidades para mejorar el monitoreo más allá de los metales e instituir medidas de mitigación para los microplásticos y el microbioma.
Todo está «al alcance de la mano» para Dan Giammar, profesor Walter E. Browne de Ingeniería Ambiental, quien encabeza una serie de 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 cambiar entre la planta de tratamiento y el grifo del cliente», dijo Giammar. «Este trabajo innovador proporciona nuevos conocimientos sobre cómo crecen los microbios y qué microbios están presentes en las tuberías de las instalaciones».
A medida que Ling y Zhang profundicen en las pruebas de plomería doméstica, probablemente surgirán más preguntas porque cuando se trata de vida microbiana, nada es lo que parece.
«Cuantas más casas muestreamos, más diversidad vemos», dijo Ling. Este trabajo fue apoyado por un Fondo Inicial de la Escuela de Ingeniería McKelvey y un Premio Ralph E. Powe Junior Faculty Enhancement Award otorgado por las Universidades Asociadas de Oak Ridge en FL. Esta investigación también fue apoyada parcialmente por la División de Sistemas Químicos, de Bioingeniería, Ambientales y de Transporte (CBET). ) de la Fundación Nacional de Ciencias bajo el premio 2047470 a FL
