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Bioacumulación

La bioacumulación es la acumulación gradual de sustancias, como pesticidas u otros químicos, en un organismo. [ 1 ] La bioacumulación ocurre cuando un organismo absorbe una sust...

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La bioacumulación es la acumulación gradual de sustancias, como pesticidas u otros químicos, en un organismo. [ 1 ] La bioacumulación ocurre cuando un organismo absorbe una sustancia más rápido de lo que puede perderse o eliminarse mediante catabolismo y excreción . Por lo tanto, cuanto mayor sea la vida media biológica de una sustancia tóxica , mayor será el riesgo de intoxicación crónica , incluso si los niveles ambientales de la toxina no son muy altos. [ 2 ]

La ecotoxicología es el estudio de estos efectos.

La bioacumulación, por ejemplo en peces , puede predecirse mediante modelos. [ 3 ] [ 4 ] Las hipótesis sobre los criterios de corte del tamaño molecular para su uso como indicadores del potencial de bioacumulación no están respaldadas por los datos. [ 5 ] La biotransformación puede modificar fuertemente la bioacumulación de sustancias químicas en un organismo. [ 6 ]

La toxicidad inducida por metales se asocia con la bioacumulación y la biomagnificación . [ 7 ] El almacenamiento o la absorción de un metal más rápido de lo que se metaboliza y excreta conduce a la acumulación de ese metal. [ 8 ] La presencia de diversos productos químicos y sustancias nocivas en el medio ambiente puede analizarse y evaluarse con un conocimiento adecuado de la bioacumulación, lo que ayuda al control y uso de productos químicos. [ 9 ]

Un organismo puede absorber sustancias químicas al respirar, absorberlas a través de la piel o ingerirlas. [ 7 ] Cuando la concentración de una sustancia química es mayor dentro del organismo que en su entorno (aire o agua), se habla de bioconcentración . [ 1 ] La biomagnificación es otro proceso relacionado con la bioacumulación, ya que la concentración de la sustancia química o metal aumenta a medida que asciende de un nivel trófico a otro. [ 1 ] Naturalmente, el proceso de bioacumulación es necesario para que un organismo crezca y se desarrolle; sin embargo, también puede producirse la acumulación de sustancias nocivas. [ 7 ]

Ejemplos

Ejemplos terrestres

Several plants, the so-called hyperaccumulators, concentrate elements (or ions thereof). They can concentrate up to 1000x more than adjacent non-hyperaccumulators. The topic has received attention as a possible means of removing heavy metals from contaminated areas, such as abandoned mines. The possibility of using hyperaccumulators to concentrate valuable metals - phytomining - has also been considered.[10] One of the most serious consequences of hyperaccumulators are plants that concentrate low levels of selenium to the extent that grazing animals are threatened.[11]

Aquatic examples

Coastal fish (such as the smooth toadfish) and seabirds (such as the Atlantic puffin) are often monitored for heavy metal bioaccumulation. Methylmercury enters into freshwater systems through industrial emissions and rain. As its concentration increases up the food web, it can reach dangerous levels for both fish and the humans who rely on fish as a food source.[12]

Fish are typically assessed for bioaccumulation when they have been exposed to chemicals that are in their aqueous phases.[13] Commonly tested fish species include the common carp, rainbow trout, and bluegill sunfish.[13] Generally, fish are exposed to bioconcentration and bioaccumulation of organic chemicals in the environment through lipid layer uptake of water-borne chemicals.[13] In other cases, the fish are exposed through ingestion/digestion of substances or organisms in the aquatic environment which contain the harmful chemicals.[13]

Naturally produced toxins can also bioaccumulate. Coral reef fish can be responsible for the poisoning known as ciguatera when they accumulate a toxin called ciguatoxin from the phytoplankton they consume.[14] In some eutrophic aquatic systems, biodilution can occur. This is a decrease in a contaminant with an increase in trophic level, due to higher concentrations of algae and bacteria diluting the concentration of the pollutant.[15][16]

La acidificación de los humedales puede elevar las concentraciones de sustancias químicas o metales, lo que conlleva una mayor biodisponibilidad en las plantas marinas y la biota de agua dulce. [ 17 ] Las plantas que se encuentran en ellos, incluidas las plantas enraizadas y sumergidas, pueden verse afectadas por la biodisponibilidad de metales. [ 17 ]

Estudios de tortugas como especies modelo

La bioacumulación en tortugas ocurre cuando contaminantes orgánicos sintéticos (p. ej., PFAS ), metales pesados ​​o altos niveles de oligoelementos ingresan a un organismo, afectando potencialmente su salud. Si bien se están realizando estudios sobre la bioacumulación en tortugas, factores como la contaminación , el cambio climático y la modificación del paisaje pueden afectar las cantidades de estas toxinas en el ecosistema. [ 18 ]

Los elementos más comunes estudiados en tortugas son el mercurio , el cadmio , el plomo y el selenio . [ 19 ] [ 20 ] Los metales pesados ​​se liberan en ríos, arroyos, lagos, océanos y otros ambientes acuáticos, y las plantas que viven en estos ambientes absorben los metales. Dado que los niveles de oligoelementos son altos en los ecosistemas acuáticos, las tortugas consumen naturalmente diversos oligoelementos en diferentes ambientes acuáticos al comer plantas y sedimentos. [ 21 ] Una vez que estas sustancias ingresan al torrente sanguíneo y al tejido muscular, aumentan su concentración y se vuelven tóxicas para las tortugas, pudiendo causar fallas metabólicas, del sistema endocrino y reproductivas. [ 22 ]

Algunas tortugas marinas se utilizan como sujetos experimentales para analizar la bioacumulación debido a sus hábitats costeros, que facilitan la recolección de muestras de sangre y otros datos. [ 21 ] Las especies de tortugas son muy diversas y contribuyen en gran medida a la biodiversidad, por lo que muchos investigadores consideran valioso recolectar datos de diversas especies. Las tortugas de agua dulce son otra especie modelo para investigar la bioacumulación. [ 23 ] Debido a su área de distribución relativamente limitada, las tortugas de agua dulce pueden asociarse con una cuenca hidrográfica particular y su perfil de contaminantes químicos.

Efectos del desarrollo en las tortugas

Las concentraciones tóxicas en los huevos de tortuga pueden dañar el proceso de desarrollo de la tortuga. Por ejemplo, en la tortuga de cuello corto de agua dulce australiana ( Emydura macquarii macquarii ), las concentraciones ambientales de PFAS se bioacumularon en la madre y luego se transfirieron a sus huevos, lo que afectó los procesos metabólicos del desarrollo y las reservas de grasa. [ 24 ] Además, hay evidencia de que los PFAS afectaron el microbioma intestinal en tortugas expuestas. [ 25 ]

En cuanto a los niveles tóxicos de metales pesados, se observó que disminuían las tasas de eclosión de los huevos de la tortuga del río Amazonas, Podocnemis expansa . [ 22 ] En este huevo de tortuga en particular, los metales pesados ​​reducen la grasa y alteran la forma en que se filtra el agua en el embrión; esto puede afectar la tasa de supervivencia del huevo. [ 22 ]

Véase también

Referencias

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  2. ^ Bryan, GW; Waldichuk, M.; Pentreath, RJ; Darracott, Ann (1979). "Bioacumulación de contaminantes marinos [ y discusión ] ". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 286 (1015): 483– 505. Código bibliográfico : 1979RSPTB.286..504W . JSTOR 2418066 . 
  3. ↑ Stadnicka, Julita; Schirmer, Kristin; Ashauer, Roman (2012). "Predicción de concentraciones de sustancias químicas orgánicas en peces mediante modelos toxicocinéticos" . Environmental Science & Technology . 46 (6): 3273– 3280. Bibcode : 2012EnST...46.3273S . doi : 10.1021/es2043728 . PMC 3308199. PMID 22324398 .  
  4. ↑ Otero-Muras, I.; Franco-Uría, A.; Alonso, AA; Balsa-Canto, E. (2010). "Modelado dinámico multicompartimental de la bioacumulación de metales en peces: implicaciones de identificabilidad". Environmental Modelling & Software . 25 (3): 344– 353. Bibcode : 2010EnvMS..25..344O . doi : 10.1016/j.envsoft.2009.08.009 .
  5. ↑ Arnot, Jon A.; Arnot, Michelle; MacKay, Donald; Couillard, Yves; MacDonald, Drew; Bonnell, Mark; Doyle, Pat (2007). "Criterios de corte de tamaño molecular para evaluar el potencial de bioacumulación: ¿realidad o ficción?" . Integrated Environmental Assessment and Management . 6 (2009): 210–224 . doi : 10.1897/IEAM_2009-051.1 . PMID 19919169 . 
  6. ↑ Ashauer, Roman; Hintermeister, Anita; o'Connor, Isabel; Elumelu, Maline; Hollender, Juliane; Escher, Beate I. (2012). "Importancia del metabolismo de xenobióticos para la cinética de bioacumulación de sustancias químicas orgánicas en Gammarus pulex" . Environmental Science & Technology . 46 (6): 3498– 3508. Bibcode : 2012EnST...46.3498A . doi : 10.1021/ es204611h . PMC 3308200. PMID 22321051 .  
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  • Bioacumulación y biomagnificación
  • Bioacumulación y biotransformación