Contaminantes emergentes en larvas de crustáceos: los “pequeños olvidados” en el ciclo de vida de los invertebrados acuáticos.

Date: 08/10/2020

Artículo publicado en Hidden Nature, 11, Junio 2020:

https://www.hidden-nature.com/revista/numero-11

La liberación de compuestos farmacéuticos, nanopartículas y más recientemente microplásticos en el medio ambiente acuático se ha convertido en una preocupación creciente en los últimos años. Los compuestos farmacéuticos (por ejemplo, antibióticos, analgésicos) son una clase de contaminantes ambientales emergentes que se usan ampliamente en la medicina humana y veterinaria (Rosi-Marshall y Royer, 2012). La mayoría de los productos farmacéuticos humanos y sus metabolitos se excretan a través de las heces y la orina y terminan en el medio acuático, ya que pasan a través de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Los compuestos emergentes, aunque a bajas concentraciones, pueden tener efectos significativos en los organismos acuáticos (Tedesco et al., 2010). Por ejemplo, algunos estudios informaron efectos subletales de productos farmacéuticos humanos sobre organismos acuáticos a concentraciones del orden de 1 µg/L. El clotrimazol que es un fungicida tiene efectos tóxicos en larvas de crustáceos decápodos a concentraciones de ese orden de magnitud a diferencia de otros compuestos. Este compuesto a baja concentración disminuyó la tasa de crecimiento en larvas de la especie marina de camarón Palaemon serratus. En particular, este compuesto afecta el desarrollo ya que modifica el periodo de muda de las larvas y el número de estadios larvarios necesarios para alcanzar la fase juvenil de su ciclo de vida. El monitoreo de los cambios futuros en las concentraciones de clotrimazole puede constituir una prioridad para los programas de monitoreo ambiental.

Ejemplo llamativo de efectos adversos en poblaciones acuáticas naturales ocurrieron en el río Dore en Francia, donde altos niveles de productos farmacéuticos afectaron la estructura poblacional de peces (Gilbert, 2011). En el mismo artículo se menciona "La gente pensaba que esto no podría suceder en un país que tiene altos estándares ambientales y buenas prácticas de fabricación", esta evidencia muestra que este no es el caso, y que puede ocurrir en cualquier otro país.

Las nanopartículas son otra clase de contaminantes emergentes que están encontrando aplicaciones en una amplia gama de áreas que incluyen cosméticos, medicina, envasado de alimentos y alimentos, biorremediación, pinturas, recubrimientos, catalizadores de combustible y electrónicos y tratamiento de aguas. Aunque las partículas de tamaño nanométrico siempre han ocurrido en la naturaleza, la liberación de nanopartículas fabricadas al medio ambiente acuático es en gran medida desconocida y es un área importante para la investigación (Roose et al., 2011). Del mismo modo, los impactos de los microplásticos en los organismos y el medio ambiente se han convertido en una preocupación cada vez mayor, puesto que entre otras cosas es un ítem en la alimentación de los organismos acuáticos a diferentes niveles tróficos, tanto en consumidores primarios como en grandes vertebrados marinos.

Plásticos en una muestra de zooplancton colectada en el golfo de Cádiz en frente de la desembocadura del río Guadalquivir. Una tortuga marina que comen plástico (imagen de https://www.worldwildlife.org/descubre-wwf/historias/que-comen-las-tortugas-marinas-bolsas-de-plastico-desafortunadamente)

Sin embargo, apenas se conoce su origen, distribución y destino por ejemplo en el Golfo de Cádiz. En una primera evaluación recientemente realizada, se encontró un patrón claro de la densidad de microplásticos en relación con la distancia desde la costa, donde la densidad de éstos disminuyó desde la costa hacia zonas alejadas, especialmente en la cercanía del estuario del Guadalquivir (González-Ortegón et al 2020). Por tanto, este río posiblemente es el que más contribuye a incrementar los microplásticos en el GoC, quizás debido a su mayor tasa de descarga de agua dulce y al importante efluente urbano e industrial que se origina en esta cuenca. Por lo tanto, los esfuerzos de monitoreo deberían centrarse en esta área.

A pesar, de la gran cantidad de compuestos emergentes que llegan al medio acuático su evaluación es tan compleja como el mismo ciclo de vida de muchos organismos acuáticos. En términos generales, la evaluación de los efectos de estos compuestos se realiza en la fase adulta de las especies y en condiciones controladas, por cuestiones prácticas. Sin embargo, la mayoría de los organismos acuáticos se desarrollan a través de un ciclo de vida complejo que incluye una fase larvaria altamente sensible a los cambios ambientales. La larva planctónica no posee el conjunto de adaptaciones fisiológicas que protegen al adulto para enfrentarse al propio estrés natural, por ejemplo, a variaciones de salinidad y temperatura, o a la falta de alimento en el medio entre otros. Todo ello sin contar con la entrada de estos contaminantes emergentes en el medio acuático que amplifican los efectos del estrés natural. Por ejemplo, en el caso del fungicida anteriormente presentado, este compuesto en larvas de organismos acuáticos marinos como lo es el camarón P. serratus, disminuyó la supervivencia larval y la masa corporal larval ante una limitación en la alimentación o bajo estrés osmótico, afectando incluso a su morfología a concentraciones relativamente altas 3 μg L⁻¹(ver referencias para más detalles).

Larvas de Palaemon serratuscon morfología normal sin efecto de los fármacos versus anormalidades morfológicas en el rostro y telson bajo la exposición de clotrimazol a dosis altas. Tratamiento control con acceso no restringido al alimento (a: rostro; b: telson) y acceso limitado a la presa (c: rostro; d: telson). Tratamiento con clotrimazol y con acceso no restringido al alimento (e: rostro; f: telson) y acceso limitado al alimento (g: rostro; h: telson). La marca de verificación (✔) representa un desarrollo morfológico normal en el rostro (a, c: 3 espinas dorsales) y en el telson y urópodos (b, d); Las flechas representan un desarrollo morfológico lento en el rostro (e, f: espinas dorsales) y una anomalía morfológica en el telson y los urópodos (g, h).

Por ello, el estudio de estos y futuros contaminantes emergentes que van a ir apareciendo en la naturaleza, no sólo en adultos sino también en los estadios larvarios, es vital para evaluar los riesgos ambientales de estas sustancias. Es de destacar, que no todas las especies responden a la exposición de estos compuestos de la misma forma. Los efectos de estos compuestos emergentes en las larvas parecen ser específicos de cada compuesto y dependen de la especie. Por ejemplo, a similares concentraciones un compuesto farmacéutico es capaz de disminuir la tasa de crecimiento en la especie marina P. serratus, y la tasa de crecimiento y la masa corporal de las larvas de otra especie, P. longirostris, que habita los estuarios. De ahí, la importancia de hacer una evaluación de riesgo ambiental de un compuesto considerado especies con diferentes estrategias de vida o pertenecientes a diferentes grupos funcionales.

En la actualidad es importante considerar los efectos de estos compuestos emergentes y de otros de nueva creación que irán aumentado su concentración en el medio acuático, ya que no sabemos cómo los organismos se enfrentarán a este estrés antropogénico. Por ello, estos estudios son fundamentales para comprender cómo estos cambios antropogénicos y su interacción con la naturaleza afectarán a los organismos acuáticos.

Referencias

Gilbert N (2011) Discharges from pharmaceutical factories contaminate rivers on three continents Nature 476, 265.

González-Ortegón, E., Blasco, J., Le Vay, L., & Giménez, L. (2013). A multiple stressor approach to study the toxicity and sub-lethal effects of pharmaceutical compounds on the larval development of a marine invertebrate. Journal of hazardous materials, 263, 233-238.

González-Ortegón, E., Giménez, L., Blasco, J., & Le Vay, L. (2015). Effects of food limitation and pharmaceutical compounds on the larval development and morphology of Palaemon serratus. Science of the total environment, 503, 171-178.

González-Ortegón, E., Blasco, J., Nieto, E., Hampel, M., Le Vay, L., & Giménez, L. (2016). Individual and mixture effects of selected pharmaceuticals on larval development of the estuarine shrimp Palaemon longirostris. Science of the Total Environment, 540, 260-266.

González-Ortegón et al 2020 Microplastic pollution in the surface waters of the gulf of cadiz VII International Symposium on Marine Sciences ISMS 2020 Barcelona (Spain), July 2020.

Roose P, Albaigés J, Bebianno MJ, et al. (2011) Chemical Pollution in Europe’s Seas: Programmes, Practices and Priorities for Research.

Rosi-Marshall, E. J., & Royer, T. V. (2012). Pharmaceutical compounds and ecosystem function: an emerging research challenge for aquatic ecologists. Ecosystems, 15(6), 867-880.

Tedesco S, Doyle H, Blasco J, Redmond G, Sheehan D (2010) Oxidative stress and toxicity of gold nanoparticles in Mytilus edulis. Aquatic Toxicology, 100, 178–186.