El plancton marino cuenta la larga historia de la salud de los océanos, y tal vez también de los humanos

plancton marino

Podría usarse en el futuro para rastrear y frenar la contaminación que conduce a enfermedades humanas

Usando muestras de un estudio en curso de plancton marino de casi un siglo de antigüedad, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego sugieren que los crecientes niveles de sustancias químicas artificiales que se encuentran en partes de los océanos del mundo podrían usarse para monitorear el impacto de la actividad humana en salud del ecosistema, y puede que algún día se utilice para estudiar las conexiones entre la contaminación del océano y las tasas terrestres de enfermedades crónicas infantiles y adultas.

"Este fue un estudio piloto para probar la viabilidad de usar muestras archivadas de plancton de la encuesta Continuous Plankton Recorder (CPR) para reconstruir las tendencias históricas en la contaminación marina en el espacio y el tiempo", dijo el autor principal Robert K. Naviaux, profesor del Departamento de Medicina, Pediatría y Patología de la Facultad de Medicina de la UC San Diego. "Nos motivó a explorar estos nuevos métodos el alarmante aumento de enfermedades crónicas en niños y adultos que se ha producido en todo el mundo desde la década de 1980".

"Estudios recientes han subrayado el estrecho vínculo entre la contaminación de los océanos y la salud humana. En este estudio, hicimos la pregunta: ¿Los cambios en el exposoma del plancton (la medida de todas las exposiciones en la vida) se correlacionan con la salud del ecosistema y la pesca?"

"También queríamos sentar las bases para hacer una segunda pregunta: ¿Se pueden usar las sustancias químicas hechas por el hombre en el plancton como un barómetro para medir los cambios en la quimiosfera global que podrían contribuir a las enfermedades infantiles y adultas? Dicho de otra manera, queríamos probar la hipótesis de que la rápida rotación y la sensibilidad a la contaminación del plancton podrían convertirle en una versión marina del canario en la mina de carbón".

Con sede en el Reino Unido, la Encuesta CPR es la encuesta de ecología marina de mayor duración y extensión geográfica del mundo. Desde 1931, casi 300 barcos han viajado más de 7,2 millones de millas remolcando dispositivos de muestreo que capturan plancton y mediciones ambientales en todos los océanos del mundo, el Mediterráneo, el mar Báltico y del Norte y en lagos de agua dulce.

El esfuerzo, junto con programas complementarios en otros lugares, tiene como objetivo documentar y monitorear la salud general de los océanos, en función del bienestar del plancton marino, una colección diversa de organismos generalmente diminutos que brindan sustento a muchas otras criaturas acuáticas, desde moluscos hasta peces y ballenas.

"El plancton marino existe en todos los ecosistemas oceánicos", dijo la coautora del estudio Sonia Batten, ex coordinadora de Pacific CPR y actualmente secretaria ejecutiva de la Organización de Ciencias Marinas del Pacífico Norte. "Crean complejas comunidades que forman la base de la red alimentaria y desempeñan un papel esencial en el mantenimiento de la salud y el equilibrio de los océanos. El plancton es generalmente de corta duración y muy sensible a los cambios ambientales".

plancton marino

Imagen: El contenido de una inmersión de una red de mano, tomada en 2006 por investigadores en el Océano Pacífico. La imagen fotográfica contiene diversos organismos planctónicos, que van desde cianobacterias fotosintéticas y diatomeas hasta muchos tipos diferentes de zooplancton, desde huevos hasta larvas y adultos. Wikimedia Commons

Naviaux, el coautor Kefeng Li, científico del proyecto en el laboratorio de Naviaux, y sus colegas evaluaron especímenes de plancton tomados de tres lugares diferentes en el Pacífico Norte en diferentes momentos entre 2002 y 2020, luego usaron una variedad de tecnologías para evaluar su exposición a diferentes productos químicos artificiales, incluidos los productos farmacéuticos; contaminantes orgánicos persistentes (COP) como los productos químicos industriales; pesticida; ftalatos y plastificantes (productos químicos derivados de los plásticos); y productos de cuidado personal.

Muchos de estos contaminantes han disminuido en cantidad durante las últimas dos décadas, dijeron los investigadores, pero no universalmente y, a menudo, de manera compleja. Por ejemplo, los análisis sugieren que los niveles de COP heredados y el antibiótico común amoxicilina han disminuido ampliamente en el Océano Pacífico Norte durante los últimos 20 años, quizás en parte por una mayor regulación federal y una disminución en el uso general de antibióticos en los Estados Unidos y Canadá, pero los hallazgos se confunden por los aumentos coincidentes en el uso en Rusia y China.

Las muestras más contaminadas se tomaron de las zonas costeras más cercanas a la actividad humana y sujetas a fenómenos como la escorrentía terrestre y la acuicultura. En estos lugares, se encontraron niveles más altos y una mayor cantidad de diferentes sustancias químicas en los taxones de plancton que viven en esos ambientes cercanos a la costa.

Los autores dijeron que su proyecto piloto señala el camino hacia una investigación de seguimiento diseñada para examinar las correlaciones entre el exposoma del plancton, las relaciones depredador-presa y las pesquerías afectadas.

"Se necesitan estudios de seguimiento realizados por epidemiólogos y ecologistas marinos para probar si el exposoma del plancton se correlaciona y cómo se correlaciona con importantes tendencias médicas en poblaciones humanas cercanas, como la mortalidad infantil, el autismo, el asma, la diabetes y la demencia", dijo Naviaux.

Naviaux señaló que los hallazgos presentan nuevas pistas para explicar la naturaleza de muchas enfermedades crónicas en las que persisten las fases de la respuesta de peligro celular (CDR), lo que lleva a síntomas crónicos.

Durante más de una década, Naviaux y sus colegas han postulado que la acumulación de datos sugiere numerosas enfermedades y dolencias crónicas, desde trastornos del neurodesarrollo como el trastorno del espectro autista y trastornos neurodegenerativos como la ELA hasta el cáncer y la depresión mayor son, al menos en parte, la consecuencia de una disfunción metabólica que da como resultado una curación incompleta, caracterizada como CDR.

Naviaux ha publicado extensamente sobre el tema, incluido cómo la CDR puede verse afectada por factores ambientales [PDF] que dan como resultado una disfunción metabólica y una enfermedad crónica.

"El propósito de la CDR es ayudar a proteger la célula y reactivar el proceso de curación después de una lesión, al hacer que la célula endurezca sus membranas, disminuya y cambie su interacción con los vecinos, y redirija la energía y los recursos para la defensa hasta que el peligro haya pasado", dijo Naviaux.

Pero a veces la CDR se atasca. Esto impide que se complete el ciclo de curación natural, alterando la forma en que la célula responde al mundo. Cuando esto sucede, las células se comportan como si todavía estuvieran lesionadas o en peligro inminente, aunque haya pasado la causa original de la lesión o amenaza. Hemos aprendido que muchos tipos de sustancias químicas ambientales, traumatismos, infecciones u otros tipos de estrés pueden retrasar o bloquear la finalización del ciclo de curación. Cuando esto sucede, conduce a los síntomas de una enfermedad crónica".

"La CDR es un proceso de todo el cuerpo que comienza con las mitocondrias y la célula. Las mitocondrias son orgánulos en la célula que actúan como biocentinelas que monitorean constantemente la química de la célula y su entorno. Las mitocondrias regulan la actividad metabólica necesaria para la energía y el movimiento, la inmunidad innata, para regular la salud del microbioma y para fabricar los componentes básicos necesarios para la reparación de tejidos después de una lesión".

En el estudio del plancton marino, Naviaux y los coautores encontraron que las sustancias perfluoroalquiladas (sustancias químicas comúnmente utilizadas para mejorar la resistencia al agua en varios productos cotidianos, desde envases hasta ropa y utensilios de cocina) eran prominentes en el exposoma del plancton.

Se sabe que estas sustancias inhiben algunas proteínas mitocondriales, incluida una importante enzima utilizada para regular el metabolismo del cortisol y las respuestas de los organismos al estrés. Otros productos químicos encontrados incluyeron ftalatos de plásticos y productos de cuidado personal, como lociones y champús. Los ftalatos son sustancias químicas disruptoras endocrinas que se han incrementado en el exposoma del plancton durante más de 20 años y tienen efectos directos e indirectos en las mitocondrias.

"El plancton está respondiendo a los químicos en su exposoma, en parte por cambios en sus propias mitocondrias que modifican su biología", dijo Naviaux, "y también, diría yo, lo son los químicos humanos. Tengo la esperanza de que el uso de nuestros métodos por parte de grupos de investigación de todo el mundo refuerce la conexión entre la salud de los ecosistemas y la salud humana, y proporcione nuevas herramientas para monitorear cómo ha cambiado la huella química humana durante el último siglo".

"Si se encuentra que los vínculos son lo suficientemente cercanos, la exposición del plancton de los sitios de observación de todo el mundo podría usarse en el futuro para rastrear y frenar la contaminación que conduce a enfermedades humanas".

Los hallazgos se publican en la edición del 6 de enero de 2023 de la revista Science of the Total Environment: Historical biomonitoring of pollution trends in the North Pacific using archived samples from the continuous plankton recorder survey

Etiquetas: PlanctonContaminaciónEnfermedadHumana

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