Léky, které užíváme každý den, se k nám vracejí v jídle a vodě
Psychoaktivní léky, které každodenně užíváme, se dostávají zpět do našeho prostředí – prostřednictvím jídla a pitné vody. Vědci přicházejí s překvapivým řešením: obyčejné houby.
Výzkumníci z Johns Hopkins University zkoumali, zda běžné druhy hub dokážou rozložit zbytky antidepresiv v čistírenských kalech dříve, než tyto kaly skončí na polích jako hnojivo. Výsledky jejich pokusů ukazují, že příroda si možná poradí s tím, s čím si moderní čistírny odpadních vod neví rady.
Farmaceutické stopy v… hnojivech z čistíren
Většina užívaných léků z těla zcela nezmizí. Část se dostává do kanalizace močí a stolicí, zbytek přidávají tablety vyhazované do záchodu. Čistírny skvěle odstraňují bakterie a část těžkých kovů, ale se složitými farmaceutickými sloučeninami si vedou podstatně hůře.
Tyto zbytky léků končí v tzv. biosolidu – vyčištěných, na živiny bohatých čistírenských kalech, které mnoho amerických obcí využívá jako levné hnojivo a zlepšovač půdy. Z pohledu zemědělce jde o bezplatný dusík, fosfor a organickou hmotu. Z pohledu toxikologa jde o směs, v níž kolují stopy antidepresiv, anxiolytik či léků na spaní.
Dokonce i malá množství léků navržených tak, aby působila na mozek, mohou vyvolávat účinky. Proto jejich přítomnost v životním prostředí vzbuzuje stále větší znepokojení.
Výzkumy rostlin ukázaly, že některé farmaceutické sloučeniny dokážou pronikat do pletiv plodin hnojených biosolicem nebo zalévaných přečištěnou odpadní vodou. Zatím neexistují pevné důkazy, že se v podstatném množství dostávají do lidského těla, ale vědci nechtějí čekat, až problém naroste.
Proč samotné čistírny nestačí
Typická čistírna odpadních vod funguje podle jednoho schématu: mechanické oddělení nečistot, provzdušňování, bakterie rozkládající organickou hmotu, nakonec dezinfekce a zahušťování kalů. Tato technologie byla navržena s ohledem na choroboplodné mikroorganismy, nikoli na „chytré" farmaceutické molekuly.
- Patogeny – odstraňovány velmi účinně
- Těžké kovy – výrazně redukovány
- Farmaceutické sloučeniny – z velké části přecházejí do biosolidu
Rozšíření čistíren o pokročilé filtry a chemické procesy bývá nákladné a energeticky náročné. Města proto hledají řešení, která lze začlenit do stávajícího systému bez miliardových investic. A právě zde přicházejí na scénu houby.
Houby bílé hniloby: přírodní „chemické kombajny"
Tým z Johns Hopkins se zaměřil na tzv. houby bílé hniloby. Právě ty v přírodě rozkládají nejtvrdší složky dřeva, včetně ligninu – velmi odolného polymeru, který zpevňuje rostlinná pletiva.
Klíč spočívá v enzymech. Tyto houby uvolňují do svého okolí sadu velmi silných, a přitom „nevybíravých" enzymů. Působí na různé typy molekul, a ne pouze na jeden konkrétní cíl, jak tomu u bakterií často bývá.
Tato „enzymatická flexibilita" umožňuje houbám bílé hniloby rozložit mnoho různých sloučenin najednou – od složek dřeva až po fragmenty léků uvězněné v kalech.
Dva druhy známé z lesa… i z obchodu
Vědci vzali pod drobnohled dva rozšířené druhy:
- Hlíva ústřičná (Pleurotus ostreatus) – jedlá houba dostupná v supermarketech
- Outkovka pestrá neboli „turecký ocas" (Trametes versicolor) – dřevní houba, oblíbená v doplňcích stravy
Oba druhy jsou dobře prostudované, snadno dostupné a dokážou růst bez náročného vybavení – stačí vhodný substrát.
Jak probíhal pokus s léky v kalech
Z městské čistírny odpadních vod byl odebrán biosolid, který byl následně „okořeněn" směsí devíti psychoaktivních léků. Patřily mezi ně oblíbená antidepresiva jako citalopram či trazodon, ale i další látky ovlivňující náladu a spánek.
Na takto připravený materiál bylo naočkováno podhoubí hlívy ústřičné a outkovky pestré. Houby rostly přímo na kalech až 60 dní. Souběžně vědci prováděli podobné testy v tekutém živném médiu bez biosolidu, aby zjistili rozdíly mezi „laboratórní ideální situací" a skutečnou, složitou směsí z čistírny.
Změny hladiny léků byly sledovány pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Tato technika umožňuje nejen spočítat molekuly, ale také zjistit, na jaké fragmenty se rozpadají.
Výsledky: až 90 % méně léků v kalech
Oba druhy hub si vedly překvapivě dobře. Každý z nich rozložil osm z devíti testovaných látek.
- Účinnost v závislosti na léku: přibližně 50 % až téměř úplné odstranění
- Délka experimentu: až 60 dní
- Hlíva ústřičná: více než 90% redukce u několika antidepresiv
Zajímavé je, že některé léky mizely rychleji v reálném biosolidu než v čistém živném médiu. To je důležitý signál – výsledky z ideálních laboratorních podmínek ne vždy předpovídají, co se stane v husté, složité hmotě čistírenského kalu.
Ukrývají houby léky, nebo je skutečně neutralizují?
Vědci chtěli ověřit, zda léky jednoduše vsakují do podhoubí, nebo zda skutečně procházejí chemickou přeměnou. Analýzy potvrdily druhou možnost. Bylo identifikováno více než 40 různých produktů rozkladu vzniklých z farmaceutických molekul.
Mnohé z těchto reakcí odpovídají typickým způsobům působení enzymů hub bílé hniloby, například:
- rozštěpení větší molekuly na menší fragmenty
- přidávání atomů kyslíku, čímž se mění rozpustnost a reaktivita
- modifikace aromatických kruhů přítomných v mnoha lécích
Simulace provedené pomocí nástrojů americké agentury pro ochranu životního prostředí naznačují, že většina produktů rozkladu je méně toxická než původní léky. To poukazuje na skutečnou detoxikaci, nikoli pouze na přesouvání problému jinam.
Mykoaugmentace – nový pojem ve službě čisté vody
Vědci nazývají tento přístup „mykoaugmentací", tedy záměrným zaváděním hub do znečištěného prostředí v roli přírodních čističů. V případě biosolidu je myšlenka jednoduchá: přidat fázi „houbového kompostování" před roznesením kalů na pole.
Takový proces by mohl vypadat takto:
- Čistírna produkuje zahuštěný biosolid jako dosud.
- Kaly putují do zastřešených hromad nebo kontejnerů, kde jsou naočkovány podhoubím.
- Po několik týdnů houby prorůstají substrátem a rozkládají část farmaceutických látek.
- Po skončení procesu materiál putuje na pole jako hnojivo, již s menší „chemickou zátěží".
Houby bílé hniloby rostou na pevném substrátu, nepotřebují složité vybavení a jejich energetické nároky jsou nízké. To dává tomuto řešení šanci být levnější a dostupnější pro menší obce než pokročilé filtrační systémy založené na ozonu nebo membránách.
Co to znamená pro zemědělství a spotřebitele
Řádně ošetřený biosolid je cenným zdrojem živin pro půdu. Pomáhá zlepšovat strukturu zeminy, zadržovat vodu a omezovat spotřebu průmyslových hnojiv. Problém nastává tehdy, když spolu s dusíkem a fosforem přicházejí na pole „koktejly" léků.
Pokud se podaří houbové čištění kalů zavést v praxi, zemědělci by mohli využívat levnější hnojivo s nižším rizikem nežádoucích příměsí. Pro spotřebitele to znamená jednu vrstvu bezpečnosti navíc – menší šanci, že do potravinového řetězce proniknou stopy antidepresiv či léků na spaní.
Kde číhají rizika a jaké jsou další kroky
Jako u každé technologie založené na živých organismech, i zde tkví problém v detailech. Je třeba ověřit, zda budou houby stejně účinné ve velkém měřítku, v různých ročních obdobích a při proměnlivém složení kalů. Nutné jsou také terénní studie, které ukážou, zda se produkty rozkladu skutečně nehromadí v půdě ani v rostlinách.
Stojí za to připomenout, že houby nevyřeší veškeré problémy znečištění. Některé sloučeniny mohou být vůči jejich enzymům odolné, jiné vyžadují kombinaci několika metod – například filtrace, působení bakterií a právě mykoaugmentace.
Co s tím může dělat každý z nás
Ačkoli popisovaný výzkum se týká technologie na úrovni čistíren, i běžný uživatel má v tomto příběhu svůj díl. Velká část farmaceutického „odpadu" ve vodách pochází z léků vyhazovaných do záchodu. V mnoha zemích lékárny provozují sběr prošlých přípravků, přesto tohoto systému využívá stále málo lidí.
Z pohledu životního prostředí je lepší staré tablety odevzdat na sběrném místě než je spláchnout do kanalizace. Ani ta nejúčinnější hlíva ústřičná nestačí neustálému přílivu čerstvých dávek, pokud budeme záchod používat jako odpadkový koš.
Příběh s houbami v čistírně odhaluje ještě jednu věc: organismy známé z kuchyně nebo lesa se mohou stát spojenci v boji s „neviditelným" znečištěním. Stejná hlíva, která skončí na pánvi, může na jiném místě fungovat jako mikrobiologický filtr pro celé město.
