Contaminación organoclorados y PCBs en vertebrados

 Información preparada por el alumno JAVIER HERNANDEZ HERNANDEZ  de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica

 

¿Qué son los pesticidas organoclorados y los bifenilos policlorados (PCB)?

Los pesticidas organoclorados y los bifenilos policlorados (PCB) son contaminantes ambientales omnipresentes. Han sido ampliamente introducidos en el medio ambiente como subproductos agrícolas e industriales. Debido a su alta lipofilia y persistencia, se acumulan en el tejido graso y se biomagnifican en las redes alimentarias. Por todo ello han sido prohibidos en muchos países (Alleva et al., 2006).

¿Qué efectos tienen?

En concentraciones relativamente bajas, los compuestos organoclorados y los metales pesados ​​han sido implicados (1) en el deterioro reproductivo y la disminución de la población, así como en la alteración del comportamiento en varias aves rapaces y aves que comen pescado y pájaros cantores y (2) en adelgazamiento de cascarón. El deterioro de la reproducción se ha reportado en Mustela spp., murciélagos y panteras de Florida, mientras que las alteraciones morfológicas y de comportamiento se han documentado más recientemente en mamíferos, como los osos polares, que viven en ambientes que no se ven afectados prácticamente por la actividad antropogénica (Alleva et al., 2006)

Biomagnificación

Aunque hayan sido prohibidos en muchos países por sus efectos perjudiciales, la realidad refleja que siguen estando en el medio. En el trabajo de Alleva et al. de 2006, se ve que hay una biomagnificación porque los consumidores primarios tenían las concentraciones más bajas de compuestos organoclorados, mientras que los carnívoros las más altas. En carnívoros también influye el nivel según la presa que te alimentes, por ejemplo, Newton et al. (1991) informaron un mayor nivel de contaminantes en lechuzas que cazan preferentemente en mamíferos granívoros sobre herbívoros. Además, entre los animales de mayor nivel trófico, las aves que comían pájaros y los mamíferos insectívoros mostraban las mayores concentraciones de residuos de contaminantes.

Alta lipofilia y persistencia y su efecto en humanos

Estos compuestos pueden tener efectos también en humanos proponiendo hipótesis como que las personas con un mayor IMC (índice de masa corporal) muestran un menor porcentaje de estos contaminantes, que al ser lipófilos se almacenan preferiblemente en el tejido adiposo, donde un mayor porcentaje de grasa corporal conducirá a un almacenamiento rápido y eficiente, con niveles séricos más bajos como consecuencia (Dirinck et al., 2011). El problema podría venir si estas personas quemaran rápidamente estas grasas, aumentando bastante los niveles en sangre en poco tiempo. También se ha visto que son capaces de alterar la vía de señalización de la hormona masculina (Lemaire et al., 2004)

Bibliografía

Alleva, E., Francia, N., Pandolfi, M., De Marinis, A. M., Chiarotti, F., & Santucci, D. (2006). Organochlorine and heavy-metal contaminants in wild mammals and birds of Urbino-Pesaro province, Italy: an analytic overview for potential bioindicators. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 51(1), 123-134.

Dirinck, E., Jorens, P. G., Covaci, A., Geens, T., Roosens, L., Neels, H., … & Gaal, L. (2011). Obesity and persistent organic pollutants: possible obesogenic effect of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls. Obesity, 19(4), 709-714.

Lemaire, G., Terouanne, B., Mauvais, P., Michel, S., & Rahmani, R. (2004). Effect of organochlorine pesticides on human androgen receptor activation in vitro. Toxicology and applied pharmacology, 196(2), 235-246.

Newton I, Wyllie I, Asher A (1991) Mortality causes in British Barn Owls Tyto alba, with a discussion of aldrin-dieldrin poisoning. Ibis 133:162–169

Efecto contaminación de plomo en el buitre leonado

 Información preparada por la alumna LAURA GOMEZ GUIJARRO  de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica

 

EFECTO DE LA CONTAMINACIÓN POR PLOMO EN EL BUITRE LEONADO.

Las fuentes antropogénicas de plomo se han visto implicadas en la muerte de muchas especies de aves, sobre todo está documentado en aves acuáticas. Sin embargo, también supone un desafío especial para las aves de rapiña debido a que sus poblaciones son naturalmente bajas y la pérdida de unos pocos individuos puede afectar la viabilidad de la población. El envenenamiento por plomo ganó especial atención durante los años 70 y 80 para los cóndores de California, cuya fuente probable de plomo eran balas y fragmentos de bala en la carroña consumida (Carpenter et al., 2003).

El plomo es uno de los metales pesados más tóxicos para los seres vivos. Su ubicuidad y persistencia ambiental y su acumulación en organismos y biomagnificación a lo largo de la cadena trófica implican exposición continua. La exposición a elevados niveles de metales constituye una de las principales amenazas para las aves necrófagas (Alcántara, 2008). Esta exposición se produce, por ejemplo, en los sitios de eliminación de residuos (como en Aznalcóllar, España, en 1998) o a través de la ingestión de perdigones, pesos y carne de caza impactada con fragmentos de municiones de plomo (García-Fernández et al., 2005).

En el estudio de García-Fernández et al. (2005) se analizó el plomo en sangre de 23 buitres leonados (Gyps fulvus) para evaluar la exposición al plomo en la población de buitre del Parque Natural de Cazorla. Se observó que la población de buitres estaba sufriendo una exposición subclínica al plomo, con algunos individuos expuestos a un alto riesgo de toxicidad y se concluyó que la ingestión de plomo en forma metálica es suficiente para producir altas concentraciones de plomo en la sangre. Para las conclusiones compararon los valores de plomo en sangre que obtuvieron con el trabajo de Franson (1996) sobre el nivel mínimo de plomo en sangre necesario en Falconiformes para considerar efectos fisiológicos.

No solo encontramos una exposición al plomo por parte del buitre leonado en Cazorla. También en Extremadura se realizó un estudio donde se midió la concentración de plomo en el hígado, junto a otros metales pesados tóxicos como el cadmio y el mercurio. Se concluyó que el buitre leonado está expuesto a concentraciones elevadas de plomo, en comparación con los otros metales, con posibilidad de causar toxicidad clínica o subclínica (Sacristán, 2012).

La intoxicación aguda por este metal puede causar mortalidad y la exposición crónica al plomo puede afectar indirectamente a las poblaciones de aves al alterar el éxito reproductivo, el comportamiento, la respuesta inmune y la fisiología (García-Fernández et al., 2005). Además, en un estudio de Espín et al. (2014) se vio que elevados niveles de plomo en sangre pueden tener efectos sobre biomarcadores del estrés oxidativo. Además del plomo se ha observado que otra causa de mortalidad de los buitres leonados es el envenenamiento por el uso ilegal de pesticidas (Alcántara, 2008).

La solución más recomendada es la prohibición de la munición con plomo para la caza mayor a fin de preservar la población de buitres (García-Fernández et al., 2005).

Una limitación del trabajo es que existe un desconocimiento de las referencias sobre los niveles de plomo en sangre en buitres leonados, que generalmente se comparan con los datos de otras especies de aves silvestres. Por lo que una futura línea de investigación podría ir encaminada por ese camino. También sería importante realizar una biomonitorización continua de plomo en esta especie principalmente en aquellas poblaciones que se encuentren en declive (Sacristán, 2012).

BIBLIOGRAFÍA

Alacántara, M. (2008). Plan de acción para la erradicación del uso ilegal de venenos en el medio natural en Aragón. Actas del Seminario Mortalidad por intoxicación en aves necrófagas. Problemática y soluciones. Aínsa, Huesca.

Carpenter, J. W.; Pattee, O. H.; Fritts, S. H.; Rattner, B. A.; Wiemeyer, S. N.,;Royle, J. A.; & Smith, M. R. (2003). Experimental lead poisoning in turkey vultures (Cathartes aura). Journal of Wildlife Diseases, 39(1), 96-104.

Espín, S., Martínez-López, E., Jiménez, P., Maria-Mojica, P., García-Fernández, A. J. (2014). Effects of heavy metals on biomarkers for oxidative stress in Griffon vulture (Gyps fulvus). Environmental Research, 129: 59-68.

Franson, J. C. (1996). Interpretation of Tissue Lead Residues. Environmental contaminants in wildlife: interpreting tissue concentrations, 265.

García-Fernández, A. J.; Martínez-López, E.; Romero, D.; Maria-Mojica, P.; Godino, A.; Jimenez, P. (2005). High levels of blood lead in griffon vultures (Gyps fulvus) from Cazorla natural park (southern Spain). Environmental Toxicology, 20: 459–463.

Mateo, R.; Vallverdú-Coll, N.; Ortiz-Santaliestra, M. E.; (2013). Intoxicación por munición de plomo en aves silvestres en España y medidas para reducir el riesgo. Ecosistemas 22(2):61-67.

Sacristán, I. (2012). Concentraciones de metales pesados (Pb, Cd y Hg) en hígado de buitre leonado (Gyps fulvus) de Extremadura. Serie Congresos Alumnos, 4 (15): 75.

Salvador, A. (2015). Buitre leonado – “Gyps fulvus”. Enciclopedia Virtual de los Vertebrados Españoles. Museo Nacional de Ciencias Naturales, Madrid.

 

Dos investigadoras predoctorales presentan los retos de la Ecotoxicología durante la Semana de la Ciencia 2017 en la URJC

Ayer lunes 13 dos alumnas del Programa de Doctorado en Ciencias de la URJC, Dña. Mª Rosa de las Heras y Dña. Helena García, impartieron una charla dirigida a todos los públicos para explicar qué es la Ecotoxicología y cuáles son los temas candentes y más problemáticos de la contaminación ambiental. Un tema que suscita un gran interés tanto científico como personal por afectar directamente a los ciudadanos y su salud.

Dña. Mª Rosa de las Heras. Investigadora predoctoral URJC
Dña. Mª Rosa de las Heras presenta los conceptos básicos de la Ecotoxicología.

Mª Rosa de las Heras introdujo el tema y definió el ámbito de esta nueva ciencia y sus herramientas como son las analíticas químicas, los bioindicadores y los biomarcadores. Todo ello fue ilustrado con interesantes ejemplos de investigaciones sobre los (micro)contaminantes prioritarios y emergentes realizadas por la URJC en nuestro entorno (plaguicidas, fármacos, drogas de abuso…). También introdujo conceptos muy poco conocidos aún, como son los polutágenos, relacionados con la contaminación biológica por patógenos vertidos con aguas residuales (toxoplasmosis, moquillo, etc) y que están causando muertes masivas en poblaciones silvestres de nutrias marinas, e incluso delfines, ecológicamente aislados hasta ahora, pero sensibles. También le dedicó unos instantes a insistir sobre la relación e importancia de la Conservación de los Ecosistemas naturales para la prevención de brotes epidémicos de enfermedades como el ébola y la gripe aviar. Un tema que ha sido sistemáticamente ignorado incluso por el mundo del ecologismo, pero reivindicado como de importancia mundial para numerosos epidemiólogos médicos.

Dña. Helena García imparte una conferencia sobre Ecotoxicología
Dña. Helena García explica ante un atento público las relaciones entre la Ecotoxicología, la Vigilancia Ambiental y la Biomonitorización Humana.

Helena García, que trabaja actualmente en el Centro Nacional de Sanidad Ambiental (ISCIII), vinculó los estudios de vigilancia ambiental en Ecotoxicología con los estudios de Biovigilancia Humana como los realizados en su Centro, financiados por instituciones españolas y europeas. Habló de los biomarcadores humanos de exposición a contaminantes presentes en nuestro ambiente y en productos de uso cotidiano como detergentes, desodorantes e incluso en los alimentos, y presentó datos recientes de presencia en la población infantil española de alguno de ellos.

 

Conferencias cortas divulgativas de Ecotoxicología abiertas a todos los públicos en la Semana de la Ciencia de la URJC

¿Te interesan los efectos de sustancias tóxicas como los metales pesados, los plaguicidas o los disruptores endocrinos en el medio ambiente y la salud humana? Seguro que sí, porque afectan a tus alimentos, a tus impuestos y a la calidad del agua que bebes o el aire que respiras ¡Te afectan a tí y a tus seres queridos!

Te animo a que te apuntes a las charlas que daremos algunos investigadores especialistas durante la próxima semana de la Ciencia.

Fecha: Lunes, 13 de Noviembre – Horario: de 18:00 a 19:00 horas

Localización  Aula 001, Aulario I, campus de Móstoles

Contacto  investigacion.ucci@urjc.es

Charla divulgativa sobre la ecotoxicología, que estudia el efecto de compuestos químicos tóxicos sobre los seres vivos, especialmente en cuanto a poblaciones, comunidades y ecosistemas.

Público al que está dirigida la actividad: Público General.

Inscripciones (a partir del 23 de octubre).

Toda la información en http://www.urjc.es/semana-ciencia/eventosporsemana/2017/11/13/-

Otras actividades de Biología

La marea de plásticos que contamina los océanos se cuela en la sal de mesa

Todos conocemos los preocupantes índices de contaminación por plásticos que asolan nuestros mares y océanos. Reducir el uso de envases, bolsas y demás productos plásticos puede ayudar pero, ¿qué pasa cuando los que están en el mar se degradan? ¿O con los microplásticos presentes en los cosméticos?

Un estudio reciente ha demostrado que estos microplásticos se cuelan en nuestra mesa cuando usamos el salero y otros muchos han confirmado su presencia en el agua que bebemos.

Puedes leer la noticia completa aquí: http://bit.ly/2fU3Adk

Si quieres ampliar información sobre el tema, te recomiendo este artículo de mi compañera Mónica: https://ecotoxsan.blog/2017/03/03/los-ecosistemas-marinos-son-atacados-por-los-plasticos/

Descontaminación de suelos mediante el uso de plantas transgénicas

La modificación genética, ya sea de animales o de plantas, sigue generando polémica y opiniones diversas con mayor o menor fundamento científico. Entre las diversas aplicaciones tanto en beneficio del ser humano como del medio ambiente, vamos a hablar de una aplicación poco conocida de los transgénicos que se basa en su capacidad para descontaminar el medio ambiente.

Una de las aplicaciones de la biotecnología vegetal más conocidas hoy en día es la modificación de plantas para el uso agrícola para que sean resistentes a insectos o puedan tolerar ciertos herbicidas. Un ejemplo de estos cultivos modificados mediante la ingeniería genética serían las plantas “Roundup Ready”, las cuales toleran al herbicida “Roundup” (glifosato). Otra utilidad de las plantas modificadas genéticamente es la biorremediación, que es un proceso en el que se utilizan seres vivos (o alguna de sus partes o productos) para la recuperación de una zona terrestre o acuática contaminada. Hay dos tipos de biorremediación:

  • in situ: mediante bioestimulación añadiendo nutrientes al medio contaminado, o mediante bioincremento, aportando al medio contaminado microorganismos para que lo degraden.
  • ex situ: se transporta el contaminante a plantas de procesamiento para su degradación por microorganismos especializados.

Una de las líneas de la biorremediación es la fitorremediación, que consiste en la utilización de las plantas y de los microorganismos asociados a las mismas con fines de descontaminación del medio ambiente (Bey, 2010). Las plantas son organismos autótrofos, sintetizan compuestos orgánicos usando como fuente de carbono el  y absorbiendo agua con compuestos minerales, nitrógeno y otros nutrientes del medio a través de las raíces. Debido a la contaminación del medio ambiente, las plantas absorben también compuestos tóxicos, por lo que han ido generando mecanismos de detoxificación que les permiten sobrevivir en ambientes adversos (Bey, 2010).

Esta técnica de biorremediación permite descontaminar de manera eficiente compuestos tóxicos orgánicos e inorgánicos. Los contaminantes orgánicos son producidos mayoritariamente por el hombre como consecuencia de derrames (combustibles), actividades industriales (desechos químicos y petroquímicos) o actividades militares y agrícolas (Bey, 2010). Algunos ejemplos de compuestos orgánicos que han sido degradados de manera eficiente mediante la biorremediación son herbicidas como la atrazina o hidrocarburos derivados del petróleo (gasolina, benceno, tolueno, etc), entre muchos otros. Estos son relativamente menos tóxicos que los contaminantes orgánicos ya que son reactivos y no se acumulan.

Los compuestos inorgánicos no pueden ser degradados por las plantas, pero pueden acumularse en las partes cosechables de las mismas (Bey, 2010). Un ejemplo de estos contaminantes es el Mercurio (Hg), una de las sustancias más tóxicas. La forma más volátil es el óxido de mercurio (HgO), que puede oxidarse con el ozono atmosférico en presencia de agua para dar la forma divalente reactiva Hg2+. Esta forma puede reaccionar con compuestos orgánicos para dar lugar a organomercuriales, los cuales son potentes tóxicos para el sistema nervioso, del riñón y del hígado en animales superiores (incluidos humanos). Es importante señalar que, al ser un contaminante bioacumulable, la concentración de mercurio en los organismos va aumentando a medida que se asciende en los diferentes niveles de la cadena trófica (biomagnificación).

La eliminación de este compuesto se consigue mediante operones mer (estructuras génicas que codifican genes que protegen a determinados microorganismos de la contaminación por mercurio). Algunos investigadores han transformado plantas con genes bacterianos del operon mer, para que las plantas acumulen el aproximadamente el doble de metales. Un ejemplo de plantas en las cuales se usan estos operones seria la planta de Arabidopsis thaliana y la planta del tabaco, las cuales son transformadas con el gen merC de Acidithiobacillus ferrooxidans (Sasaki et al,2006).

Arabidopsis thaliana Universidad de Iowa. Departamento de biología. E. Jefferson St.
https://biology.uiowa.edu/model-organisms/arabidopsis-thaliana-mustard-plant

Referencias

Bey, P.; Mentaberry, A.; Segretín, M. (2010). Biotecnología y Mejoramiento Vegetal II. Parte V. Ediciones INTA y Argenbio.

Mathews, C. K.; Van Holde, K. E.; Ahern, K. G. (2002). Bioquímica. 3º ed. Pearson Addison Wesley. Madrid.

Sasaki, Y.; Hayakawa, T.; Inoue, C.; Miyazaki, A.; Silver, S.; Kusano, T. (2006). “Generation of mercuryhyperaccumulating plants through transgenic expression of the bacterial mercury membrane transport protein MerC”. Transgenic Res. 15(5): 615-625.

Investigadores españoles describen el impacto humano en la Península Antártica a partir de la presencia de contaminantes emergentes

Investigador del equipo tomando muestras en la península Antártica

Este estudio ha sido coordinado por la Dra. Yolanda Valcárcel, Profesora de la Facultad de Ciencias de la Salud y Directora del Grupo de Investigación y Docencia en Toxicología Ambiental y Evaluación de Riesgos (TAyER) de la Universidad Rey Juan Carlos, y por el Dr. Luis Moreno del Instituto Geológico y Minero de España (IGME). El grupo de investigadores participantes ha contado con la participación, entre otros, de la Dra. Miren López de Alda del IDAEA-CSIC y de la Dra. Catalá del Area de Biodiversidad de la ESCET de la Universidad Rey Juan Carlos.
Las dos principales autoras de los artículos publicados, la Dra. Silvia González Alonso y la Dra. Sara Esteban García-Navas, son Doctoras en Epidemiología y Salud Pública por nuestra Universidad, con la máxima distinción. En los trabajos de campo participaron investigadores del Instituto Geológico y Minero de España, la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto Nacional del Agua de Argentina. Éstos se desarrollaron en diversas localizaciones del norte de la Península Antártica, con el objetivo de obtener muestras de aguas dulces para estudiar el impacto humano en esta región, habitualmente considerada al abrigo de la contaminación química. Se muestrearon arroyos, lagunas, drenajes glaciares y vertidos de aguas residuales en diez enclaves seleccionados como especialmente sensibles debido a la presencia de actividad turística, cada vez más incipiente en la Antártida, o el tránsito de investigadores.

 

Población de pingüinos en la península Antártica. Foto tomada por el equipo de investigación

Los resultados de estos trabajos han visto la luz en sendas revistas científicas de gran prestigio. En Environmental Research, (Q1; JCR) se ha publicado el trabajo “Presence of endocrine disruptors in freshwater in the northern Antarctic Peninsula Region”. En este artículo se informa de la presencia de un gran número de sustancias de origen antrópico con capacidad de alterar el sistema hormonal, en cantidades a veces similares a las encontradas en aguas continentales de otras partes del mundo. También se han encontrado retardantes de llama organofosforados y alquilfenoles. Entre los metales pesados destacan las concentraciones de aluminio, metal que interfiere en la acción de diversas hormonas y en los sistemas neurológico y reproductivo, aunque los metales pesados probablemente sean de origen natural. No obstante, las concentraciones detectadas son muy bajas como para producir fenómenos de toxicidad aguda o subaguda.
Por otra parte, en el último trabajo, recién publicado online en la prestigiosa revista Environmental Pollution (D1; JCR) bajo el título “Occurrence of pharmaceuticals, recreational and psychotropic drugs residues in surface water on the northern Antarctic Peninsula region” se muestra la presencia de medicamentos y otras substancias de uso recreativo. De los 46 medicamentos buscados se han encontrado 12, siendo el grupo de anti-inflamatorios y analgésicos (acetaminofeno, diclofenaco e ibuprofeno) los que mayor concentración presentan. Destacan los elevados índices de riesgo ambiental para los ecosistemas estimados en base a estas concentraciones. Entre las sustancias de uso recreativo los niveles de cafeína son los más elevados, seguido por la efedrina, que se usa habitualmente con fines médicos.

 

Paisaje antártico. Fotografía tomada por el equip de investigación

Investigadores españoles describen el impacto humano en la Península Antártica a partir de la presencia de contaminantes emergentes. Parece que estas sustancias llegan a la Antártida a través del vertido de aguas residuales, la incineración de residuos y la generación dispersa de residuos. Es importante resaltar que las especiales condiciones climáticas del continente antártico, con fríos extremos la mayor parte del año, podrían retardar o dificultar los procesos de degradación microbiana y fotodegradación de este tipo de contaminantes, haciendo que la persistencia de los mismos en el medio acuático se vea incrementada y con ello la exposición de la cadena trófica a los mismos. Además, poco se sabe todavía sobre los posibles efectos subletales y toxicidad subcrónica y crónica que este tipo de sustancias podrían tener para los organismos acuáticos de la Antártida. Resulta recomendable continuar investigando sobre la presencia de este tipo de sustancias en el medio antártico, establecer sistemas de vigilancia y muestreo continuado y trabajar en los protocolos de regulación y limitación o prohibición de uso de aquellas sustancias que sean detectadas en mayores concentraciones, o de las cuales se tenga mayor evidencia de toxicidad. También sería necesario profundizar en la sensibilidad toxicológica a estos contaminantes de las especies antárticas para determinar adecuadamente los riesgos. Otra vía de trabajo que debiera potenciarse es la dinámica de degradación de estas substancias en condiciones de frío extremo, tal como se encuentran la mayor parte del año en la Antártida.
Ambas publicaciones pueden ser consultadas en:
http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2016.01.034
http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2017.05.060