미세플라스틱(MPs)은 입자 크기가 작고 수생 생물에 대한 잠재적 독성이 높아 중요한 인위적인 오염 물질로 부상하였다. 그러나, 미세플라스틱과 플라스틱 첨가제의 혼합 독성에 대한 연구는 미세플라스틱 단독에 피해 적은 편이다. 본 논문의 목적은 담수 물벼룩인 큰 물벼룩(Daphnia magna)에 대해 첨가제가 함유된 파편형 미세플라스틱의 만성 및 세대 전이 독성을 규명하는 것이다.
BP-3 첨가제(3.71 ± 0.08% w/w)가 함유된 파편형 폴리에틸렌 MP(19.31 ± 5.16 ㎛)에 노출된 큰 물벼룩의 종내 상호작용을 개별(n=1)과 집단 노출(n=16)을 통해 21 일간 비교하였다. 집단 노출에서 물벼룩은 동종 경쟁을 통해 유영 활동이 증가하였고, 이에 따라 조류 섭식과 함께 MP 섭취가 증가하였다. 이는 집단 노출에서 대조군 및 MP/BP-3 파편보다 MP 파편에 노출된 물벼룩의 사망률이 유의하게 감소하였다(p<0.05). 생존과 다르게, 집단 노출에서의 모든 실험군(MP 파편, MP/BP-3 파편, BP-3 침출수)에서 유의하지 않은(p>0.05) 생식을 보였다. 특히, 개별 노출에서는 BP-3 침출수가 가장 큰 자손 수 감소를 보였는데, 이는 집단 노출에서 물벼룩의 방어 능력이 증가했기 때문이다. 본 연구는 개별 노출이 집단 노출과 비교했을 때 미세플라스틱의 치사 독성을 과소평가할 수 있음을 명확히 제시한다.
큰 물벼룩에 대하여 BP-3 첨가제(10.82 ± 1.20% w/w)가 함유된 파편형 폴리에틸렌 MP 의 만성 독성을 평가하였다. MP 파편(48.37 ± 6.26 ㎛)과 BP-3 가 함유된 MP/BP-3 파편(44.39 ± 11.16 ㎛)을 합성하고, 태어난 지 4 일 된 물벼룩에게 17 일간 노출시켰다. MP/BP-3 파편에 노출된 물벼룩의 생존율(98%)은 MP 파편에 노출된 물벼룩의 생존율(62%)보다 높았으며, 이는 유의하게 낮은 (p<0.0001) MP/BP-3 파편의 생체 농도 때문이다. BP-3 첨가제는 물벼룩의 주광성 운동을 유의하게 감소시켰으며(p<0.05), 이는 MP/BP-3 파편의 생체 농도를 감소시켰다. MP 파편과 다르게, MP/BP-3 파편과 BP-3 첨가제 모두 배아 발달과 자손의 성장을 비슷한 정도로 저해하였다. 추가적으로, BP-3 첨가제는 물벼룩의 지질 과산화를 유의하게 증가하였다. 본 연구는 수생 생물에 대한 미세플라스틱의 만성 독성에서 플라스틱 첨가제의 중요한 역할을 제시하였고, 추후에 환경 관련된 플라스틱 첨가제의 연구가 필요함을 시사한다.
큰 물벼룩에 대하여 BP-3 첨가제(2.85 ± 0.16% w/w)가 함유된 파편형 폴리에틸렌 MP (17.35 ± 5.50 ㎛)의 세대 전이를 네 세대 동안 조사하였다. F3 세대에서 세대전이 영향을 확인하기 위해, F0 세대의 물벼룩만 MP 파편, MP/BP-3 파편, 그리고 BP-3 침출수에 노출하였다. MP 파편과 MP/BP-3 파편에 의해 유발된 F0 세대 물벼룩의 사망률은 F3 세대에서 회복되었지만, 성장(p=0.0001)과 생식(p<0.0001)은 대조군과 비교했을 때, 유의하게 감소하였다. 추가적으로, BP-3 침출수에 노출된 물벼룩의 생식은 F3 세대에서 유의하게(p<0.0001) 감소하였다. 이러한 발견은 MP 파편과 BP-3 첨가제가 물벼룩에 세대 전이 영향을 일으켰음을 시사한다. 특히, 물벼룩 생식에서 MP/BP-3 파편의 유해한 영향은 네 세대 동안 축적된 것처럼 보였으며, BP-3 침출수는 순응적인 경향을 보인다. 본 연구는 MP 파편과 BP-3 첨가제의 독성 작용과 세대 전이 영향이 다르다는 것을 제시한다. 그러나, 네 세대에서 물벼룩의 전체적인 DNA 메틸화에 대한 유의한 변화가 없었기 때문에, 특정 유전자의 DNA 메틸화에 대한 연구가 필요하다.