Zbytky antidepresiv končí na zemědělských polích
Vědci přišli s řešením, které zní téměř nevěrohodně. Výzkumný tým z Johns Hopkins University zkoumal, zda běžné dřevokazné houby dokážou „pohltit" farmaceutické látky skryté v čistírenských kalech – ještě předtím, než se tyto kaly rozlijí po polích jako hnojivo. Výsledky jsou překvapivé a stojí za nimi tvrdá laboratorní data.
Skrytý problém: léky, které se vracejí na náš stůl
Antidepresiva a další psychoaktivní látky jsou navrženy tak, aby působily v lidském mozku – rozhodně ne v půdě. Po spolknutí tablety se účinné složky vyloučí z těla a část z nich putuje do kanalizace. Nezanedbatelné množství léků tam přistane i tehdy, když někdo splachuje prošlé medikamenty do záchodu.
Čistírny odpadních vod si poradí s bakteriemi a těžkými kovy, ale složité chemické sloučeniny obsažené v lécích procházejí celým procesem prakticky beze změny. Z odpadních vod pak vznikají tzv. biosolidy – kaly bohaté na dusík, fosfor a organickou hmotu, které se hojně používají jako půdní kondicionér. Jenže spolu s nimi se na pole dostane celý koktejl farmaceutických látek.
Dokonce i velmi malá množství psychotropních léků mohou ovlivňovat chování živých organismů, a proto jsou považována za znečišťující látky vyžadující zvláštní pozornost.
Některé studie naznačují, že rostliny mohou části těchto sloučenin vstřebávat. Vědci sice zatím nemají jednoznačný důkaz, že se léky touto cestou vracejí zpět do potravin, ale riziko pro lidi i ekosystémy nepřestává růst.
Proč klasické čistírny v boji s léky selhávají
Tradiční technologie čištění odpadních vod vznikaly s ohledem na patogenní mikroorganismy a jednodušší chemické sloučeniny. Biologické a chemické systémy zvládají výborně eliminovat patogeny nebo kovy, ale psychotropní farmaka jsou úplně jiná kategorie. Jde o složité molekuly záměrně navržené tak, aby v organismu dlouho přetrvávaly a těžko se rozkládaly.
Výsledkem je, že čistírna snadno porazí bakterie, ale prohrává s moderními léky. Farmaceutické sloučeniny se přichytí na organickou hmotu v kalu a celý proces v klidu přečkají. Jakmile takový kal skončí na poli, mohou v dlouhodobém horizontu ovlivňovat půdní i vodní organismy a hromadit se v potravním řetězci.
Houby bílé hniloby: přírodní bioreaktory
Výzkumný tým vsadil na skupinu organismů, která podobné problémy řeší už miliony let – na houby bílé hniloby. Jsou proslulé tím, že dokážou rozložit lignin, tedy tvrdou „kostru" dřeva. Na rozdíl od mnoha bakterií nevyužívají enzymy uvnitř buněk, ale vylučují je do svého okolí. Tyto silné, nespecifické enzymy pak útočí na celou škálu složitých molekul.
Flexibilita enzymů hub bílé hniloby jim umožňuje spolehlivě si poradit s farmaceutiky pevně vázanými na organickou hmotu v kalech.
Pro výzkum byly vybrány dva druhy, které mnozí lidé znají z kuchyně nebo z fotografií lesa:
- Pleurotus ostreatus – hlíva ústřičná, oblíbená jedlá houba;
- Trametes versicolor – outkovka pestrá, nazývaná „krocaní ocas" podle vzhledu plodnic.
Oba druhy jsou snadno dostupné, dobře prostudované a schopné růst na různých substrátech – což je z pohledu čistíren odpadních vod obrovská výhoda.
Jak vypadal experiment s „houbovou čistírnou"
Vědci vzali biosolidy z městské čistírny a záměrně je „ochutili" směsí devíti účinných látek používaných v psychotropních lécích, včetně oblíbených antidepresiv jako citalopram nebo trazodon. Poté kaly naočkovali podhoubím hlívy ústřičné a outkovky pestré a nechali je růst po dobu až 60 dní.
Souběžně probíhal kontrolní experiment: tytéž sloučeniny byly rozpuštěny v laboratorní kapalině bez přítomnosti kalu. To umožnilo porovnat, jak se léky chovají v „čistých" podmínkách oproti reálnému, komplexnímu materiálu z čistírny.
Po celou dobu výzkumu se používala vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie, která měřila koncentrace jednotlivých léků a identifikovala molekuly vznikající při jejich rozpadu. Díky tomu bylo možné posoudit nejen to, zda látky mizí, ale také v co se přeměňují.
Výsledek: až 100% odstranění některých léků
Oba druhy hub si vedly překvapivě dobře. Každý z nich rozložil osm z devíti zkoumaných látek, často ve velmi vysoké míře:
- V mnoha vzorcích bylo po dvou měsících zaznamenáno snížení koncentrací přibližně o 50 %.
- V některých případech houby kaly z daného léku téměř úplně vyčistily.
- Hlíva ústřičná se ukázala jako zvláště účinná při rozkládání několika antidepresiv – odstraňovala více než 90 % těchto látek.
Zajímavé je, že některé látky se rozkládaly lépe přímo v „nečistém" kalu než v dokonale připravené laboratorní kapalině. To naznačuje, že reálné prostředí se vší svou chaotickou chemií a mikrobiologií může enzymatickým procesům hub dokonce pomáhat.
Vznikají při tom nové, ještě nebezpečnější toxiny?
Nejčastější námitka vůči metodám čištění zní: „místo jednoho znečištění vytváříme jiné, možná ještě nebezpečnější." Proto výzkumný tým věnoval velkou pozornost analýze produktů rozpadu. Vědci identifikovali více než 40 sloučenin vznikajících ve chvíli, kdy houby „rozkoušou" molekuly léků – obvykle jejich rozštěpením na menší fragmenty nebo připojením atomů kyslíku.
K hodnocení vlastností těchto produktů bylo použito nástroje americké agentury EPA, které na základě chemické struktury předpovídá potenciální toxicitu. Drtivá většina produktů rozpadu vycházela v těchto analýzách příznivěji než původní sloučeniny.
Toxikologické analýzy naznačují, že podhoubí farmaceutika neskrývá ve své hmotě, ale skutečně je neutralizuje – přeměňuje je na méně nebezpečné částice.
Mykoaugmentace – nový pojem ve slovníku čistíren
Vědci hovoří o tzv. mykoaugmentaci, tedy o cíleném posílení čistírenských procesů pomocí hub. Z praktického hlediska je myšlenka atraktivní, protože houby bílé hniloby nabízejí hned několik výhod:
| Výhoda | Význam pro čistírny |
|---|---|
| Rostou na pevných materiálech | Lze je naočkovat přímo do čistírenských kalů |
| Nespecifické enzymy | Zvládají široké spektrum léků, ne jen jednu sloučeninu |
| Nízké energetické nároky | Proces může fungovat bez nákladných zařízení a vysoké spotřeby elektřiny |
| Hojný výskyt v přírodě | Snadná dostupnost a potenciálně jednoduchá škálovatelnost |
Podobné „houbové moduly" by mohly být v budoucnu začleněny do stávajících linek zpracování biosolidů – například jako dodatečné fáze zrání kalů v tunelech, hromadách nebo kontejnerech, kde má podhoubí dostatek času pracovat, než hnojivo zamíří na pole.
Co to znamená pro zemědělství a lidské zdraví
Biosolidy jsou dnes v mnoha zemích důležitou součástí oběhového hospodářství: místo vyhazování kalů se využívají ke zlepšení úrodnosti půdy. Zároveň ale roste tlak na omezení chemické „zátěže", která se s nimi dostává do životního prostředí. Pokud se technologie založené na houbách podaří dotáhnout do praxe, mohli by zemědělci využívat živiny z kalů s menším rizikem, že spolu s nimi zanášejí do polí koktejl psychotropních léků.
Pro obyvatele by to znamenalo menší pravděpodobnost, že stopová množství antidepresiv a jiných farmak kolují mezi kanalizací, půdou, vodou a potravinami. Pro vodní a půdní organismy pak menší dopad látek, které narušují nervové soustavy.
Jak blízko jsme skutečnému nasazení v praxi
Výzkum z Johns Hopkins ukazuje obrovský potenciál, ale stále jde o předimplementační fázi. Než čistírny odpadních vod skutečně začnou „zasévat" hlívy do svých kalů, bude třeba zodpovědět několik praktických otázek: jak stabilní je účinnost při proměnlivých podmínkách, jaké jsou náklady ve velkém měřítku, zda lze proces snadno začlenit do stávajících provozů a zda tomu odpovídá legislativa.
Samotná koncepce přitom zapadá do širšího trendu hledání biologických spojenců v boji s obtížnými znečišťujícími látkami. Mikroorganismy se již dlouho využívají k rozkladu ropy, pesticidů nebo barviv. Nyní se podobný přístup začíná uplatňovat u pokročilých léčiv, jejichž spotřeba ve společnosti neustále roste.
Pro běžného člověka je toto téma možná trochu abstraktní, ale analogie se nabízí sama: stejně jako podhoubí dokáže v lese „strávit" starý pařez, může za kontrolovaných podmínek postupně „požírat" molekuly léků uvězněné v čistírenských kalech. Rozdíl spočívá v tom, že místo shnilého dřeva mizí látky, které v půdě a vodě vůbec nechceme.
Je také důležité si uvědomit, že žádné jediné řešení problém farmaceutik v životním prostředí nevyřeší samo o sobě. Ani ty nejúčinnější houby nenahradí rozumné nakládání s léky – nesplachování tablet do záchodu, omezování nadměrného předepisování a vývoj preparátů, které se snáze biologicky rozkládají. Houbové „čistírny" však mohou být důležitým dílem většího puzzle, v němž technologie, medicína a ekologie začínají konečně táhnout za jeden provaz.
