Problém: léky z tablet končí na talíři i v kohoutku
Vědci z Johns Hopkins University zkoumali, zda běžné dřevní houby dokážou „sníst" zbytky farmaceutik z čistírenských kalů dříve, než se tyto kaly dostanou na pole jako hnojivo. Výsledky překvapily svou účinností a mohou zásadně změnit přístup k čištění odpadních vod.
Moderní psychiatrické léky jsou navrženy tak, aby silně působily na mozek a dlouho zůstávaly v těle. Po částečném vyloučení se dostávají do kanalizace, přičemž část nevyužitých tablet bývá splachována do záchodu. Ačkoli čistírny odstraní většinu nečistot, ne všechny účinné farmaceutické látky lze takto snadno zneškodnit.
Po čištění vzniká hustý materiál bohatý na živiny – tzv. biosolidy, tedy zpracovaný čistírenský kal. V USA i mnoha dalších zemích se používá jako hnojivo a zlepšovač půdy. Spolu s ním mohou na pole přicházet stopová množství léků, včetně antidepresiv a sedativ.
Výzkumy naznačují, že i malá množství léků v životním prostředí mohou ovlivňovat chování vodních a půdních živočichů, a potenciálně i lidské zdraví.
Zatím chybí přesvědčivé důkazy o tom, že taková množství skutečně poškozují konzumenty potravin z polí hnojených biosolidy. Vědci však upozorňují, že mnohé z těchto látek se jen těžko rozkládají a mohou v prostředí přetrvávat velmi dlouhou dobu.
Houby bílé hniloby: přírodní továrna na enzymy
Výzkumný tým sáhl po organismech, které si po miliony let poradí s jedním z nejodolnějších přírodních materiálů – dřevem. Řeč je o tzv. houbách bílé hniloby, proslulých schopností rozkládat lignin, tedy velmi odolné „pojivo" dřeva.
Na rozdíl od mnoha bakterií tyto houby vylučují do svého okolí silné a málo vybíravé enzymy. Nezajímá je jedna konkrétní sloučenina – útočí na celé spektrum složitých organických molekul a rozbíjejí je na menší, zpravidla snáze rozložitelné části.
Vědci se zaměřili na dva oblíbené druhy:
- Pleurotus ostreatus – v českých obchodech dobře známá hlíva ústřičná,
- Trametes versicolor – pestrobarevná chorošovitá houba rostoucí na pařezech, často označovaná jako „krocaní ocas".
Oba druhy jsou dobře prozkoumány, snadno dostupné a od dávné doby využívány v různých environmentálních experimentech.
Jak experiment s biosolidy probíhal
Tým z Johns Hopkins odebral biosolidy z městské čistírny odpadních vod a „obohatil" je devíti léky působícími na centrální nervový systém. Mezi nimi se ocitla například oblíbená antidepresiva citalopram či trazodon.
Takto připravený materiál se stal substrátem pro růst mycelia hlívy ústřičné a houby Trametes versicolor. Vědci nechali houby na kalu růst po dobu až 60 dní a pravidelně sledovali, kolik účinných látek v vzorcích zůstává.
Výsledky ukázaly, že oba druhy hub si poradily s většinou testovaných léků a v mnoha případech jejich koncentrace klesla téměř na nulu.
Pro srovnání byly provedeny také pokusy v klasickém tekutém laboratorním substrátu bez biosolidů. To umožnilo zjistit, jak přítomnost reálné „směsi" znečišťujících látek ovlivňuje účinnost rozkladu.
Jak účinně houby léky odstraňují
Po dvou měsících práce mycelia oba druhy snížily hladinu osmi z devíti zkoumaných látek. Míra odstranění se pohybovala od přibližně 50 % až po téměř úplnou eliminaci daného léku z biosolidů.
| Druh houby | Počet účinně snížených léků | Typická míra odstranění |
|---|---|---|
| Pleurotus ostreatus (hlíva ústřičná) | 8 z 9 | často přes 90 % u některých antidepresiv |
| Trametes versicolor | 8 z 9 | přibližně 50–90 % podle dané sloučeniny |
Obzvláště dobře si vedla hlíva ústřičná, která u části farmaceutik vzorek prakticky „vyčistila". Zajímavé také je, že v některých případech probíhal rozklad léků lépe v přítomnosti biosolidů než v jednoduchém umělém roztoku. To naznačuje, že testy prováděné pouze v tekutém prostředí ne vždy odpovídají reálným podmínkám čistírny.
Houby léky jen „schovávají", nebo je skutečně zneškodňují?
Vědci věnovali zvláštní pozornost tomu, co se s molekulami léků děje po kontaktu s myceliem. Klíčová otázka zněla: pohlcují houby farmaceutika pouze do sebe, nebo je skutečně rozkládají na méně škodlivé složky?
Odpověď přinesla pokročilá hmotnostní spektrometrie, která umožňuje sledovat chemické složení vzorků v průběhu času. Bylo identifikováno více než 40 nových sloučenin vznikajících působením houbových enzymů. V mnoha případech byly molekuly léků rozštěpeny na menší fragmenty nebo „oxidovány" – k molekule byl přidán atom kyslíku.
Analýza toxicity naznačuje, že produkty rozkladu jsou obvykle méně nebezpečné než původní léky, což svědčí o skutečném „detoxikačním" efektu, nikoli pouze o přenesení problému na jiné místo.
K předběžnému posouzení potenciální škodlivosti těchto nových sloučenin byl použit nástroj EPA založený na chemoinformatice. Model ukázal, že většina produktů přeměny by měla být pro živé organismy bezpečnější než původní účinné látky. To je velmi důležitý signál pro odborníky zodpovědné za environmentální politiku a plánování nových technologií čištění.
Mykoaugmentace – nová naděje pro čistírny odpadních vod
Ve vědecké literatuře se stále častěji objevuje pojem „mykoaugmentace". Jde o záměrné zavádění hub do znečištěného prostředí s cílem urychlit rozklad škodlivých látek. Studie z Johns Hopkins přináší pádné argumenty pro to, že tato metoda má smysl i v případě čistírenských kalů.
Houby bílé hniloby mají oproti nákladným chemickým technologiím či pokročilým filtrům několik praktických výhod:
- mohou růst na pevném materiálu, jako jsou biosolidy, bez potřeby složité infrastruktury,
- fungují za relativně mírných podmínek – není třeba vysokých teplot ani tlaku,
- jsou v přírodě běžné a dobře prostudované, jejich pěstování je levné,
- enzymy, které produkují, si poradí s celými skupinami sloučenin, nikoli jen s jedinou znečišťující látkou.
Z pohledu čistíren je lákavá představa modulu, v němž biosolidy před odvozem na pole projdou „houbovou kúrou". Takový krok by mohl doplňovat stávající procesy a celkově zvyšovat úroveň ochrany životního prostředí.
Co může přijít zkomplikovat
Přestože výsledky znějí slibně, cesta k nasazení ve velkém měřítku je stále dlouhá. Je třeba například ověřit, jak si houby poradí s celou „polévkou" znečišťujících látek přítomných v reálných kalech z různých čistíren, a nejen s devíti léky.
Dalším problémem je udržení biologické rovnováhy. Ve velkých zařízeních jsou biosolidy plné bakterií a dalších mikroorganismů, které mohou s myceliem soupeřit o prostor a živiny. Je také nutné ujistit se, že případné produkty přeměny farmaceutických sloučenin se v půdě ani ve vodě dlouhodobě nehromadí nežádoucím způsobem.
Co to znamená pro běžného uživatele kanalizace
Pro obyvatele měst je tento příběh připomínkou, že tableta spolknutá na lepší spánek nebo náladu nezmizí beze stopy. Část se dostane do čistírny a odtud dál – v různé podobě – do životního prostředí. I když jsou praktické dávky minimální, rostoucí spotřeba antidepresiv vede vědce k hledání nových, sofistikovanějších metod čištění.
Zároveň tento výzkumný směr ukazuje, že ne každou technologickou hádanku je nutné řešit složitou aparaturou. Někdy stačí dobře pochopit organismy, které miliony let uklízejí lesy od odumřelých kmenů, a přenést jejich talent tam, kde produkujeme největší množství odpadů.
Pro zemědělce využívající biosolidy by taková houbová „předúprava" mohla v budoucnu představovat argument, že používají hnojivo s nižší chemickou zátěží. Pro provozovatele čistíren pak způsob, jak splnit stále přísnější normy týkající se mikrozněčišťujících látek, aniž by museli investovat do nákladných membránových technologií.
V pozadí zůstává ještě jeden zajímavý závěr. Tytéž enzymy, které houbám pomáhají rozkládat lignin i psychiatrické léky, by mohly být užitečné při likvidaci dalších perzistentních znečišťujících látek – například pesticidů nebo některých složek kosmetiky. Pokud další výzkumy účinnost tohoto přístupu potvrdí, hlíva ústřičná a její „příbuzní" se mohou stát trvalou součástí moderního nakládání s odpadními vodami.
