Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa مروری بر مکانیسم‌های میکروبی پلاستیسفر: بررسی نقش آن ها در تجزیه زیستی میکروپلاستیک‌ها در اکوسیستم‌های آبی The Plastisphere: Microbial Communities and Their Role in Microplastic Biodegradation in Aquatic Environments: A Review بهداشت محیط زیست Environmental Health مروری Review سابقه و هدف: آلودگی میکروپلاستیک‌ها به یکی از بحران‌های زیست ‌محیطی عمده در اکوسیستم‌های آبی تبدیل شده و تهدیدی جدی برای تنوع زیستی و سلامت عمومی است. این ذرات پلیمری، ناشی از تجزیه پلاستیک‌های بزرگ یا تولید صنعتی، قابلیت جذب آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین، پاتوژن‌ها و مواد آلی پایدار را دارند. پلاستیسفر به جوامع میکروبی ساکن روی سطوح پلاستیک‌ها اشاره دارد که شامل باکتری‌ها، قارچ‌ها، جلبک‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها است و تعاملات آن‌ها با محیط را توصیف می‌کند. این پژوهش مروری بر نقش جوامع میکروبی پلاستیسفر در تجزیه زیستی میکروپلاستیک‌ها در محیط‌های آبی، با تأکید بر تنوع، کلونیزاسیون و مکانیزم‌های آنزیمی تمرکز دارد. مطالعه مروری حاضر، بر اساس بررسی مقالات منتشر شده در پایگاه‌های PubMed، Scopus، Web of Science و ScienceDirect تا ژوئیه ۲۰۲۵ انجام شد. کلمات کلیدی شامل" Microplastic"، "Plastisphere "، " Biodegradation" و " Microbial Communities" بودند. معیارهای انتخاب شامل مقالات انگلیسی با متن کامل، تمرکز بر جوامع میکروبی آبی و نقش در تجزیه زیستی، و حذف مطالعات غیرزیستی یا خشکی‌محور بوده است. داده‌ها استخراج و فرآیند با چک ‌لیست SANRA تحلیل شد. میکروارگانیسم‌های پلاستیسفر، شامل سیانوباکتری‌ها (Phormidium، Stanieria )، دیاتوم‌ها (Mastogloia، Nitzschia) و پروتئوباکتر‌یا (Pseudomonas، Vibrio )، با تشکیل بیوفیلم بر سطوح میکروپلاستیک‌ها، پلیمرهای مقاوم مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن را به‌عنوان منبع کربن استفاده می‌کنند. این میکروب‌ها با ترشح آنزیم‌هایی نظیر هیدرولازها و اکسیدوردوکتازها، تجزیه را تسریع کرده و پلیمرها را به ترکیبات ساده مانند کربن دی اکسید و آب تبدیل می‌کنند. عوامل محیطی مانند شوری، دما و ویژگی‌های سطحی بر ترکیب جوامع تأثیرگذارند. با این حال، غنی‌سازی پاتوژن‌ها و گسترش ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی، خطرات اکولوژیکی و بهداشتی ایجاد می‌کند. نتایج نشان‌ دهنده پتانسیل بالای گونه‌هایی مانند سودوموناس و باسیلوس در تخریب پلیمرهای متنوع است. این مطالعه بر نقش پلاستیسفر در کاهش آلودگی تأکید دارد. تحقیقات آینده باید بر شناسایی سویه‌های کارآمد، بهینه‌سازی آنزیم‌ها و توسعه مواد زیست‌سازگار تمرکز کنند تا راهکارهای پایدار برای حفاظت اکوسیستم‌های آبی ارائه شود. Microplastic pollution has become a major environmental concern in aquatic ecosystems, posing significant risks to biodiversity and public health. These polymeric particles originate either from the fragmentation of larger plastic debris or from direct industrial production and exhibit a strong capacity to adsorb contaminants, including heavy metals, pathogens, and persistent organic pollutants. The plastisphere refers to the complex microbial communities colonizing plastic surfaces, including bacteria, fungi, algae, and other microorganisms, and mediates their interactions with the surrounding environment. This review examines the role of plastisphere-associated microbial communities in the biodegradation of microplastics in aquatic environments, with a focus on microbial diversity, colonization dynamics, and enzymatic degradation mechanisms. The study was based on a review of articles published in PubMed, Scopus, Web of Science, and ScienceDirect up to July 2025. Keywords included “Microplastic,” “Plastisphere,” “Biodegradation,” and “Microbial Communities.” Only English-language, full-text studies addressing aquatic microbial communities and their biodegradation potential were included, whereas non-biological and terrestrial studies were excluded. Data were extracted and evaluated using the SANRA checklist. Plastisphere-associated microorganisms, such as cyanobacteria (Phormidium, Stanieria) and diatoms, play key roles in microplastic colonization and potential biodegradation. Plastisphere-associated microorganisms, such as cyanobacteria (Phormidium, Stanieria), diatoms (Mastogloia, Nitzschia), and proteobacteria (Pseudomonas, Vibrio), form biofilms on microplastic (MP) surfaces and can utilize recalcitrant polymers, such as polyethylene and polypropylene, as carbon sources. These microbes secrete enzymes, including hydrolases and oxidoreductases, which facilitate the breakdown of polymers into simpler compounds such as carbon dioxide and water. Environmental factors, including salinity, temperature, and surface properties, strongly influence the composition of plastisphere communities. However, the enrichment of pathogenic taxa and the dissemination of antibiotic resistance genes raise ecological and public health concerns. Overall, the findings underscore the significant potential of plastisphere microorganisms, particularly Pseudomonas and Bacillus species, in microplastic degradation. Future research should focus on identifying efficient strains, optimizing enzymatic activity, and developing biodegradable materials to support sustainable management of aquatic ecosystems.   پلاستیسفر, میکروپلاستیک, تجزیه زیستی, جوامع میکروبی, محیط‌های آبی, آنزیم‌های تجزیه‌کننده, بیوفیلم plastisphere, microplastic, biodegradation, microbial communities, aquatic environments, degrading enzymes, biofilm 110 128 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-18923-1&slc_lang=fa&sid=1 Yalda Hashempour یلدا هاشم پور Y.Hashempour@mazums.ac.ir No Assistant Professor, Department of Environmental Health Engineering, Health Sciences Research Center, Faculty of Health, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Mohammad Ali Zazouli محمدعلی ززولی zazoli49@yahoo.com No Professor, Department of Environmental Health Engineering, Health Sciences Research Center, Faculty of Health, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Atefeh Jabari عاطفه جباری jabariatefeh66@gmail.com Yes Master’s Student in Environmental Health Engineering, Student Research Committee, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، کمیته تحقیقات و فناوری دانشجویی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران