Coralii și anemonele de mare transformă crema de protecție solară în toxine: înțelegerea modului în care ar putea ajuta la salvarea recifelor de corali

(Conversația este o sursă independentă, nonprofit, pentru știri, analize și comentarii din partea experților academicieni.)

(VORBIREA) Sticlele de protecție solară sunt adesea etichetate „prietenoase pentru recif” și „protejate pentru corali”. Aceste afirmații înseamnă în general că loțiunile au înlocuit oxibenzona, o substanță chimică care poate dăuna coralilor, cu altceva. Dar sunt aceste alte substanțe chimice cu adevărat mai sigure pentru recife decât oxibenzona?

Această întrebare ne-a determinat pe noi, doi chimiști de mediu, să colaborăm cu biologii care studiază anemonele de mare ca model pentru corali. Scopul nostru a fost să aflăm modul în care cremele de protecție solară dăunează recifelor, astfel încât să putem înțelege mai bine care componente ale cremelor solare sunt de fapt „protejate pentru corali”.

În noul nostru studiu, publicat în Science, constatăm că atunci când coralii și anemonele de mare absorb oxibenzona, celulele lor o transformă în fototoxine, molecule care sunt inofensive în întuneric, dar devin toxice în lumina soarelui.


Protejarea oamenilor, distrugerea recifelor

Lumina soarelui este alcătuită din multe lungimi de undă diferite de lumină. Lungimile de undă mai mari, cum ar fi lumina vizibilă, sunt de obicei inofensive. Dar lumina cu lungimi de undă mai scurte, cum ar fi lumina ultravioletă, poate trece prin suprafața pielii și poate deteriora ADN-ul și celulele. Cremele de protecție solară, inclusiv oxibenzona, funcționează absorbind cea mai mare parte a luminii ultraviolete și transformând-o în căldură.

Recifele de corali din întreaga lume au suferit în ultimele decenii din cauza încălzirii oceanelor și a altor factori de stres. Unii oameni de știință au crezut că cremele de protecție solară care se desprind de la înotători sau de la deversarea apelor uzate ar putea dăuna și coralilor. Ei au efectuat experimente de laborator care au arătat că concentrații de oxibenzonă de până la 0,14 mg pe litru de apă de mare pot ucide 50% din larvele de corali în mai puțin de 24 de ore. În timp ce majoritatea probelor de câmp tind să aibă concentrații mai mici de protecție solară, o scufundare populară în recif din Insulele Virgine americane a avut până la 1,4 mg de oxibenzonă per litru de apă de mare, de peste 10 ori doza letală pentru larvele de corali.

Probabil inspirați de această cercetare și de o serie de alte studii care arată dăunarea vieții marine, parlamentarii din Hawaii au votat în 2018 pentru interzicerea oxibenzonei și a unui alt ingredient din cremele de protecție solară. Curând după aceea, parlamentarii din alte locații ale recifului de corali, cum ar fi Insulele Virgine, Palau și Aruba, și-au implementat propriile interdicții.

Există încă o dezbatere în desfășurare despre dacă concentrațiile de oxibenzonă din mediu sunt suficient de mari pentru a dăuna recifelor. Dar toată lumea este de acord că aceste substanțe chimice pot provoca daune în anumite condiții, așa că este important să înțelegem mecanismul lor.

protecție solară sau toxină

În timp ce dovezile de laborator au arătat că crema de protecție solară poate dăuna coralilor, s-au făcut prea puține cercetări pentru a înțelege cum. Unele studii au sugerat că oxibenzona imită hormonii, perturbând reproducerea și dezvoltarea. Dar o altă teorie pe care echipa noastră a găsit-o deosebit de intrigantă a fost posibilitatea ca crema de protecție solară să se comporte ca o toxină activată de lumină în corali.

Pentru a testa acest lucru, am folosit anemonele de mare pe care colegii noștri le cresc ca model pentru corali. Anemonele de mare și coralii sunt strâns legate și împărtășesc multe procese biologice, inclusiv o relație simbiotică cu algele care trăiesc în interiorul lor. Este extrem de dificil să faci experimente pe corali în condiții de laborator, așa că anemonele sunt de obicei mult mai bune pentru studii de laborator precum ale noastre.

Am pus 21 de anemone în eprubete pline cu apă de mare sub un bec care emite întregul spectru de lumină solară. Am acoperit cinci dintre anemone cu o cutie din acril care blochează lungimile de undă exacte ale luminii ultraviolete pe care oxibenzona le absoarbe în mod normal și cu care interacționează. Am expus apoi toate anemonele la 2 mg de oxibenzonă pe litru de apă de mare.

Anemonele de sub cutia acrilică au fost mostrele noastre „întunecate” și cele din afara ei mostrele noastre de control „luminoase”. Anemoanele, ca și coralii, au o suprafață translucidă, așa că dacă oxibenzona ar acționa ca o fototoxină, razele ultraviolete care lovesc grupul de lumină ar declanșa o reacție chimică și ar ucide animalele, în timp ce grupul întunecat ar supraviețui.

Am efectuat experimentul timp de 21 de zile. În a șasea zi, prima anemonă din grupul de lumină a murit. Până pe 17, toți muriseră. Prin comparație, niciuna dintre cele cinci anemone din grupul întunecat nu a murit în toate cele trei săptămâni.

Metabolismul transformă oxibenzona în fototoxine

Am fost surprinși că o cremă de protecție solară s-a comportat ca o fototoxină în interiorul anemonelor. Am efectuat un experiment chimic cu oxibenzonă și am confirmat că, de la sine, se comportă ca o protecție solară și nu ca o fototoxină. Numai când anemonele au absorbit substanța chimică, aceasta a devenit periculoasă la lumină.

De fiecare dată când un organism absoarbe o substanță străină, celulele sale încearcă să scape de substanță prin diferite procese metabolice. Experimentele noastre au sugerat că unul dintre aceste procese a fost transformarea oxibenzonei într-o fototoxină.

Pentru a testa acest lucru, ne-am uitat la substanțele chimice care s-au format în interiorul anemonelor după ce le-am expus la oxibenzonă. Am aflat că anemonele noastre înlocuiseră o parte din structura chimică a oxibenzonei, un atom de hidrogen specific dintr-un grup de alcool, cu un zahăr. Înlocuirea atomilor de hidrogen din grupele de alcool cu ​​zaharuri este ceva ce plantele și animalele fac în mod obișnuit pentru a face substanțele chimice mai puțin toxice și mai solubile în apă, astfel încât să fie mai ușor de excretat.

Dar când eliminați acest grup de alcool din oxibenzonă, oxibenzona nu mai funcționează ca protecție solară. În schimb, se prinde de energia pe care o absoarbe din lumina ultravioletă și declanșează o serie de reacții chimice rapide care dăunează celulelor. În loc să transforme crema de protecție solară într-o moleculă inofensivă, ușor de eliminat, anemonele transformă oxibenzona într-o toxină puternică activată de lumina soarelui.

Când am făcut experimente similare cu corali ciuperci, am găsit ceva surprinzător. Deși coralii sunt mult mai vulnerabili la factorii de stres decât anemonele de mare, ei nu au murit din cauza oxibenzonei și a expunerii la lumină în timpul întregului nostru experiment de opt zile. Coralul a produs aceleași fototoxine din oxibenzonă, dar toate toxinele au fost stocate în algele simbiotice care trăiau pe coral. Algele păreau să absoarbă subprodușii fototoxici și, făcând acest lucru, probabil și-au protejat gazdele de corali.

Bănuim că coralii ar fi fost uciși de fototoxine dacă nu ar fi avut algele lor. Nu se poate menține coralii în viață fără alge în laborator, așa că am făcut câteva experimente cu anemone fără alge. Aceste anemone au murit de aproximativ două ori mai repede și au avut aproape de trei ori mai multe fototoxine în celulele lor, comparativ cu aceleași anemone cu alge.

Albirea coralilor, creme de protecție solară „sigure pentru recif” și siguranță umană

Credem că există câteva concluzii importante din efortul nostru de a înțelege mai bine modul în care oxibenzona dăunează coralilor.

În primul rând, evenimentele de albire a coralilor, în care coralii își expulzează algele simbiotice din cauza temperaturilor ridicate ale apei de mare sau a altor factori de stres, probabil îi lasă pe corali deosebit de vulnerabili la efectele toxice ale cremelor solare.

În al doilea rând, este posibil ca oxibenzona să fie periculoasă și pentru alte specii. În studiul nostru, am descoperit că celulele umane pot, de asemenea, transforma oxibenzona într-o potențială fototoxină. Dacă acest lucru se întâmplă în interiorul corpului, acolo unde lumina nu ajunge, nu este nicio problemă. Dar dacă acest lucru se întâmplă pe piele, unde lumina poate crea toxine, ar putea fi o problemă. Studiile anterioare au sugerat că oxibenzona ar putea prezenta riscuri pentru sănătatea oamenilor, iar unii cercetători au cerut recent mai multe cercetări asupra siguranței sale.

În cele din urmă, substanțele chimice folosite în multe creme de protecție solară alternative „sigure pentru recif” conțin același grup de alcool ca și oxibenzona, astfel încât ar putea deveni și fototoxine.

Împreună, sperăm că rezultatele noastre vor duce la creme de protecție solară mai sigure și vor ajuta la informarea eforturilor de a proteja recifele.

[Understand new developments in science, health and technology, each week. Subscribe to The Conversation’s science newsletter.]

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original aici: https://theconversation.com/corals-and-sea-anemones-turn-sunscreen-into-toxins-understanding-how-could-help-save-coral-reefs-182311.

Add Comment