Η προέλευση της θαλάσσιας οργανικής ύλης επηρεάζει τις επιδράσεις μετάλλων στα πρώιμα στάδια της ζωής των μυδιών

Η μόλυνση του υδάτινου περιβάλλοντος υπήρξε ένα αυξανόμενο πρόβλημα κυρίως λόγω της πληθυσμιακής και της βιομηχανικής αύξησης. Συχνά, τοξικές ουσίες (γνωστές ή μη!) απελευθερώνονται αδιακρίτως, και ανάμεσά τους είναι και μέταλλα. Μόλις παρουσιαστούν στο υδάτινο περιβάλλον, τα μέταλλα μπορεί να προκαλέσουν τοξικές επιδράσεις, ειδικά στο πρώιμο στάδιο της ζωής των υδρόβιων οργανισμών. Από όλους τους θαλάσσιους οργανισμούς, οι προνύμφες των μυδιών είναι γνωστό ότι είναι οι πιο ευαίσθητες στα περισσότερα μέταλλα και χρησιμοποιούνται συχνά για τον καθορισμό κατευθυντήριων γραμμών για την ποιότητα του θαλάσσιου νερού.

Τουλάχιστον σε περιβάλλοντα γλυκού νερού, μια από τις πιο σημαντικές φυσικοχημικές παραμέτρους που σχετίζονται με τη μείωση της τοξικότητας των μετάλλων στα υδρόβια ζώα είναι η φυσική οργανική ύλη (NOM) διαλυμένη στο νερό. Η υδάτινη οργανική ύλη μπορεί να προέρχεται από την αποσύνθεση φυτικού υλικού πλούσιου σε λιγνίνη και από νεκρή οργανική βιομάζα, που ονομάζεται αλλόχθονη NOM. Εναλλακτικά, μπορεί να συντεθεί από υδρόβιους μικροοργανισμούς (βακτήρια, φύκια κ.λπ.), που ονομάζονται αυτόχθονα NOM.

Η προστατευτική δράση της οργανικής ύλης έναντι της τοξικότητας των μετάλλων σε υδρόβιους οργανισμούς σχετίζεται με την ικανότητά της να σύνθετα μέταλλα, μειώνοντας έτσι τη βιοδιαθεσιμότητά τους. Σε περιβάλλοντα γλυκού νερού, είναι γνωστό ότι τα ΝΟΜ αλλόχθονης προέλευσης από ποτάμια και λίμνες έχουν συχνά εξαιρετικές προστατευτικές ιδιότητες λόγω της υψηλής συγκέντρωσης συστατικών τους, τα οποία δεσμεύουν άψογα τα μέταλλα. Ωστόσο, όταν πρόκειται για περιβάλλοντα θαλασσινού νερού όπου το NOM είναι κυρίως αυτόχθονης ή μικτής προέλευσης, λίγα είναι γνωστά για τις πιθανές προστατευτικές ικανότητες αυτών των ουσιών.

Για  πρώτη φορά στη βιβλιογραφία, NOM που εξήχθησαν από τέσσερις διαφορετικές τοποθεσίες στον Καναδά κοντά στο Bamfield, π.Χ., στην ακτή του Ειρηνικού,  και μια τοποθεσία στη Βραζιλία κοντά στο Ρίο Γκράντε, RS, στην ακτή του Ατλαντικού, αξιολογήθηκαν ως προς τις ικανότητές τους να προστατεύουν τα πρώτα στάδια ζωής των μυδιών από τρία διαφορετικά μέταλλα:χαλκό, ψευδάργυρο και μόλυβδο. Μετά από χημικό χαρακτηρισμό, ήταν δυνατό να επιβεβαιωθεί ότι δύο NOM είχαν αυτόχθονη προέλευση, το ένα είχε αλλόχθονη προέλευση και τα δύο τελευταία ταξινομήθηκαν ως μείγμα μεταξύ αλλόχθων και αυτόχθων. Προκειμένου να αξιολογηθούν οι πιθανές προστατευτικές ικανότητες αυτών των διαφορετικών οργανικών ουσιών, μετρήθηκαν ιοντορυθμιστικές παράμετροι (η δραστηριότητα της καρβονικής ανυδράσης και των ενζύμων Mg-Ca-ATPase) και η οξειδοαναγωγική κατάσταση (υπεροξείδωση των λιπιδίων) στις προνύμφες των μυδιών, καθώς τα μέταλλα έχουν την ικανότητα να αλλάξουν αυτές τις φυσιολογικές παραμέτρους.

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι οι προνύμφες μυδιών που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη προέρχονταν από διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές. Ενώ το Mytilus trossulus είδος προέρχεται από τον Βόρειο Ειρηνικό, το δεύτερο είδος Mytilus galloprovincialis προέρχεται από τη Μεσόγειο και είναι χωροκατακτητικό είδος στον Βόρειο Ειρηνικό. Στη βιβλιογραφία, είναι γνωστό ότι αυτές οι ομοειδείς ουσίες διαφέρουν ως προς την ευαισθησία τους στη θερμοκρασία και την αλατότητα. Γενικά, τα χωροκατακτητικά είδη έχουν τη φυσιολογία τους πιο προσαρμόσιμη σε νέα περιβάλλοντα, επομένως είναι πιο ανεκτικά στους περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες σε σύγκριση με τα αυτόχθονα είδη.

Μετά την ωοτοκία και τη γονιμοποίηση των αυγών, οι προνύμφες που ελήφθησαν εκτέθηκαν σε μέταλλα από μόνες τους, ΝΟΜ από διαφορετικές πηγές μόνες τους και τέλος σε συνδυασμούς μεμονωμένων μετάλλων με τα διαφορετικά ΝΟΜ. Όλες οι εκθέσεις ήταν σε συγκεντρώσεις σχετικές με το περιβάλλον. Συνολικά, 72 θεραπείες χωρισμένες σε τρεις φυσιολογικές παραμέτρους αναλύθηκαν για κάθε είδος.

Με βάση τις φυσιολογικές αποκρίσεις, οι δύο ομοειδείς ουσίες διέφεραν ως προς τις ευαισθησίες τους στα μέταλλα, τόσο σε μεμονωμένες εκθέσεις όσο και σε συνδυασμούς με οργανικές ουσίες. Όπως ήταν αναμενόμενο, υπήρξε μεγαλύτερη ευαισθησία των ιθαγενών ειδών (M. trossulus ) σε περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες (σε αυτήν την περίπτωση τα μέταλλα και ο συνδυασμός μετάλλων με οργανικές ουσίες) σε σύγκριση με τα χωροκατακτητικά είδη (M. galloprovincialis ).

Ωστόσο, αποδείχθηκε επίσης ότι το ίδιο μοτίβο φυσιολογικών αλλοιώσεων συνέβη σε δύο διαφορετικά είδη υδρόβιων ζώων μετά από έκθεση σε οργανικές ουσίες από διαφορετικές πηγές (αλλόχθονες και αυτόχθονες). Σε αυτή την περίπτωση, μια αλλαγή στην κατάσταση οξειδοαναγωγής παρατηρήθηκε μέσω της υψηλότερης συχνότητας υπεροξείδωσης λιπιδίων στα αρχικά στάδια της ζωής και των δύο M. trossulus και Μ. galloprovincialis . Έτσι, τα θαλάσσια NOMS ενδέχεται να έχουν ορισμένες αρνητικές επιπτώσεις.

Ωστόσο, φυσιολογικές επιδράσεις που θεωρήθηκαν θετικές παρατηρήθηκαν επίσης στις προνύμφες των μυδιών όταν εκτέθηκαν στη θαλάσσια οργανική ύλη από διαφορετικές πηγές καθώς και σε μέταλλα από μόνα τους και σε συνδυασμό μετάλλων-οργανικής ύλης. Αυτές οι θετικές επιδράσεις αναφέρονται στην αυξημένη δραστηριότητα των ενζύμων που σχετίζονται με την ιονορύθμιση, της καρβονικής ανυδράσης και της Mg-Ca-ATPase.

Ένα άλλο σημαντικό εύρημα αυτής της εργασίας ήταν η επίδραση της προέλευσης της οργανικής ύλης στη φύση των αποκρίσεων. Παραδόξως, τα ΝΟΜ μικτής αυτόχθονης και αλλόχθονης προέλευσης φάνηκε να προσφέρουν τη λιγότερη προστασία, υποδηλώνοντας ακύρωση των επιπτώσεων. Αν και ορισμένες πρόσφατες μελέτες με χαλκό κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει ανάγκη να λαμβάνεται υπόψη η χημική σύνθεση της θαλάσσιας οργανικής ύλης σε οικοτοξικολογικές μελέτες, αυτή η έρευνα έδειξε το αντίθετο. Πράγματι, οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν ομαδοποιώντας τις θεραπείες των διαφορετικών NOM σε μία πηγή έδειξαν ότι πολλές φυσιολογικές αλλαγές που παρατηρήθηκαν πριν χάθηκαν μετά την ομαδοποίηση των θεραπειών.

Έτσι, τα αποτελέσματα καταδεικνύουν τη σημασία του να λαμβάνεται υπόψη η ποιότητα της θαλάσσιας οργανικής ύλης σε οικοτοξικολογικές δοκιμές. Επιπλέον, η μελέτη ενισχύει τη σημασία της διάκρισης μεταξύ ιθαγενών και χωροκατακτητικών ειδών για την αξιολόγηση της τοξικότητας των μετάλλων και της οργανικής ύλης, καθώς τα είδη που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη είχαν σημαντικά διαφορετικές αποκρίσεις μετά την έκθεση υπό τις ίδιες συνθήκες.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Φυσιολογικές επιδράσεις της θαλάσσιας φυσικής οργανικής ύλης και μετάλλων στα πρώιμα στάδια της ζωής του ιθαγενούς θαλάσσιου μυδιού του Βόρειου Ειρηνικού Mytilus trossulus. μια σύγκριση με το επεμβατικό Mytilus galloprovincialis, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Marine Environmental Research.

Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη Lygia Sega Nogueira (Πανεπιστήμιο McMaster, Πανεπιστήμιο Βρετανικής Κολομβίας, Universidade Federal do Rio Grande και Bamfield Marine Sciences Centre), Adalto Bianchini (Universidade Federal do Rio Grande and Bamfield Marine Sciences Centre), Scotta Smith και Scotta Smith . Diamond (Πανεπιστήμιο Wilfrid Laurier), Marianna Basso Jorge (Πανεπιστήμιο McMaster, Universidade Federal do Rio Grande και Bamfield Marine Sciences Centre) και Chris M. Wood (Πανεπιστήμιο McMaster, University of British Columbia και Bamfield Marine Sciences Centre). /P>