Titolo della tesi: Natural microbial communities and their resistance and resilience versus soil emerging contaminants
Solo negli ultimi anni si è portata l’attenzione sulla protezione del suolo, divenuta rilevante a seguito del riconoscimento del suo degrado. La proposta di direttiva dell'UE sul monitoraggio e la resilienza del suolo (Soil Monitoring Law, 2024) mira a ridurre il fenomeno del degrado e a promuoverne uno stato di buona qualità, necessario per raggiungere l'obiettivo di buona salute del suolo entro il 2050 e per rispettare gli impegni internazionali relativi all'azzeramento del consumo e del degrado del suolo e del territorio. Tra le varie cause del degrado, vi sono la diminuzione della materia organica, la compattazione e l’inquinamento chimico da contaminanti normati ed emergenti. Tuttavia, finora non è stato definito un quadro giuridico che riporti un elenco di inquinanti prioritari e i relativi limiti di soglia per tutti i tipi di suolo. Gli agroecosistemi sono soggetti un impatto antropico con cause diverse, ad esempio l'uso di macchinari agricoli pesanti, pesticidi e fertilizzanti, che ne influenzano la qualità e i servizi ecosistemici forniti dal biota del suolo e in particolare dalle comunità microbiche.
I metalli pesanti e gli antibiotici sono stati riconosciuti come contaminanti ubiquitari del suolo a causa di diverse pratiche agricole, l'uso di rifiuti agrozootecnici come fertilizzanti organici (ad esempio letame o biosolidi), l’utilizzo di acque reflue trattate per irrigare i campi, che possono contenere residui di antibiotici o ancora l’utilizzo di alcuni pesticidi che contengono il rame. Sia il rame (Cu) che gli antibiotici (ABs) sono noti biocidi e possono avere effetti tossici anche sulle comunità microbiche naturali del suolo. Queste ultime, grazie alla loro elevata capacità di adattamento, in presenza di ABs e Cu possono sviluppare resistenze e trasmetterle ad altri batteri attraverso meccanismi intraspecifici e interspecifici. L'aumento dei batteri resistenti agli antibiotici (ARB) negli ambienti naturali rappresenta una grande preoccupazione per la salute dell'uomo e dell'ecosistema, in linea con il concetto di One Health, che considera la salute umana strettamente legata a quella dell'ambiente e degli animali. La diffusione dell'antibiotico-resistenza ambientale è un fenomeno complesso e può dipendere da vari fattori biotici e biotici, tra cui la co-presenza di altri contaminanti e altri fattori di stress, che possono aumentare o diminuire la resistenza e la risposta di resilienza dei microrganismi naturali. Tuttavia, la conoscenza di questo fenomeno tra i microrganismi naturali è ancora limitata.
Lo scopo generale di questa tesi è stato quello di aumentare le conoscenze sugli effetti degli antibiotici, in diverse miscele, sulle comunità microbiche naturali del suolo. Quindi, sono stati svolti vari esperimenti utilizzando un suolo degradato, proveniente da un'azienda agricola biologica, l'azienda “L'Orto di Fabiana”, coinvolta in questo progetto di dottorato. Gli esperimenti sono stati svolti in microcosmi in cui il suolo è stato trattato con diversi contaminati: antibiotici, quali sulfametoxazolo, ciprofloxacina e clortetraciclina e/o rame, simulando i “peggiori scenari” di multicontaminazione dovuti a varie pratiche agricole. In tutti gli esperimenti è stata aggiunta anche una pianta edibile, la Lactuca sativa, per valutare gli effetti di questi contaminanti nel sistema pianta-microbioma. Inoltre, sono stati testati tre diversi ammendanti organici: il letame bovino e relativo digestato e il compost prodotto da scarti vegetali, sia per valutarne l'uso come fertilizzanti organici sia per valutare la possibilità di introdurre nel suolo geni di antibiotico resistenza.