Kurkime ateitį drauge!

Dr. Zita Gasiūnaitė

Baltijos pajurio aplinkos tyrimu ir planavimo instututas (BPATPI)

Toksiniai dumbliai, jų vaidmuo lagūnų mitybos tinkluose

 

1996 metais vasario 13 dieną Karuaru miesto (Brazilija) hemodializės centro pacientai staiga pradėjo skųstis galvos ir akių skausmais, pablogėjusiu regėjimu, pykinimu ir vėmimu. Vasario 20 dieną mirė pirmasis pacientas, balandžio viduryje - dar 51, o iš viso iki 1997 metų rudens -76. Ištyrus 52 mirusiųjų kepenis buvo aprašytas Karuaru sindromas, kuriam būdinga skausminga hepatomegalija, gelta, kepenų ląstelių deformacija, nekrozė, apoptozė, citoplazmos vakuolizacija, mitochondrijų pažeidimai ir kiti patologiniai kepenų funkcijų pakitimai (Carmichael ir kt., 2001).

 Šios liūdnos istorijos priežastis- toksinis organinis junginys mikrocistinas (1 pav.), kurį gamina Microcystis genties melsvabakterės ir kuris buvo rastas tiek dializės skystyje, tiek mirusių pacientų kepenyse. Taip pat jis buvo aptiktas ir vandens saugykloje, kurios vandenį  naudojo dializės centras.

 

1 pav. Mikrocistinas

Brazilijos atvejis-  kol kas vienintelis tokio masto mirtino melsvabakterių poveikio žmonėms atvejis, tačiau apsinuodijimų melsvabakterių gaminamais toksiniais junginiais (cianotoksinais) yra užfiksuota ir kitose šalyse- JAV, Australijoje, Didžiojoje Britanijoje, Kinijoje.  

Gana dažni yra naminių gyvūnų cianotoksikozių atvejai. 1878 metais Nature žurnale buvo pirmą kartą aprašytas potencialiai toksiškų melsvabakterių Nodularia spumigena žydėjimas viename iš Australijos ežerų. Straipsnio autorius atkreipė dėmesį į masinį šiame ežere girdytų galvijų kritimą. Vėliau galvijų, avių ar šunų apsinuodijimo atvejai buvo pastebėti ir Pietų Afrikoje, Šiaurės Amerikoje, Europoje.  

Vidutinio klimato juostoje žinduoliai dažniausiai apsinuodija vasarą ir ankstyvą rudenį, kai pakankamai ilgai išsilaiko tam tikros melsvabakterių dauginimuisi ypač palankios sąlygos: 

  • Ramus, nevėjuotas oras
  • Aukšta vandens temperatūra (15-30ºC)
  • pH kinta nuo 6 iki 9
  • Gausu maistmedžiagių, ypač fosfatų

Cianotoksinų poveikis kitoms organizmų grupėms- žuvims, amfibijoms ar vabzdžiams, deja, nėra gerai žinomas. Mažai žinomas ir jų poveikis melsvabakterėmis mintantiems organizmams. Zooplanktonas, pavyzdžiui, turi tiek fiziologinius, tiek elgsenos prisitaikymus, padedančius sugyventi su nuodingomis melsvabakterėmis. Irklakojai planktono vėžiagyviai maitindamiesi atskiria nuodingas melsvabakteres nuo nenuodingų, tokiu būdu sudarydami dar geresnes sąlygas nuodingosioms tarpti vandens telkinyje. Kitą vertus, zooplanktonas vengia tų vandens sluoksnių, kur yra didžiausios toksinių rūšių sankaupos, o šakotaūsių Daphnia genties vėžiagyvių mitybos intensyvumas teigiamai koreliuoja su Microcystis  toksiškumu. Pastarasis faktas patvirtina hipotezę apie tai, kad cianotoksinai padeda melsvabakterėms apsiginti nuo augalėdžių.

 Jūrinės dažnai priekrantėje sutinkamos melsvabakterės (Lyngbia, Schizothrix, Oscillatoria) gamina toksinus, sukeliančius kontaktinį dermatitą. Melsvabakterės Trichodesmium yra toksiškos žuvims, austrėms ir krabams, o viena iš svarbiausių verslinių žuvų- tunai- vengia šių melsvabakterių sankaupų.

 

2 pav. Microcystis

Cianotoksinai gali būti skirstomi į dvi grupes: 

  • Sukeliantys staigų letalų apsinuodijimą- neurotoksinai (nervų sistemos toksinai) ir hepatotoksinai (kepenų toksinai)

  • Neturintys letalaus poveikio gyvūnams- citotoksinai (ląstelių toksinai)

Neurotoksinai. Juos gamina Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon, Trichodesmium. Šiai grupei priklauso saksitoksinai- alkaloidai, kurie yra žinomi kaip moliuskų toksinai (angl. PSP, paralytic shelfish poisons); juos taip pat gamina jūriniai Alexandrium tamarense (Dinophyceae), sukeliantys „raudonuosius potvynius“ priekrančių ekosistemose, masines jūros gyvūnų žūtis. Šiais toksinais nuodijasi ir žmonės, vartojantys akvakultūrų produkciją. Anatoksinai- taip pat neurotoksiniai alkaloidai, sukeliantys kvėpavimo sutrikimus. 

Hepatotoksinai. Tai cikliniai peptidai (1 pav.), kuriuos gamina Microcystis, Anabaena, Nostoc, Oscillatoria. Labiausiai paplitę kepenų toksinai- mikrocistinai; panaši struktūra ir veikimas būdingas noduliarinui.  

Citotoksinai. Mažiau ištirta grupė, kuri neigiamai veikia dumblius, grybus bei bakterijas, o kai kurie iš jų- ir vėžines ląsteles. Gali sudirginti odą. Juos gamina Scytonema, Lyngbia genčių melsvabakterės.

 Įvertinti cianotoksinų įtaką ekosistemai yra gana sudėtinga. Daugelis cianotoksinų yra mažiau nuodingi vandens organizmams, negu sausumos. Kitą vertus, ne visada potencialiai toksiškų rūšių žydėjimai yra toksiniai. Kuršių mariose melsvabakterių toksinų tyrimai buvo pradėti tik prieš metus, tačiau jau dabar yra žinoma, kad mikrocistino intensyviausio melsvabakterių žydėjimo metu yra yra ne tik planktone, bet ir aptikta dvigeldžiuose moliuskuose dreisenose, kuriais maitinasi svarbiausios marių verslinės žuvys. 

 Iš tiesų melsvabakterės- ne vienintelis potencialus nuodingų medžiagų šaltinis planktone. Toksinus taip pat gali gaminti ir kitų sistematinių dumblių grupių- titnagdumblių, dinofitainių- atstovai.

 Pseudo-nitzschia genties titnaginiai dumbliai gamina toksinus, sukeliančius virškinimo ir nervų sistemų sutrikimus (angl. ASP, amnesic shellfish poisoning). Tai vienas iš pavojingiausių akvakultūroms toksinų, yra žinoma keletas mirtinų žmonių apsinuodijimo atvejų.

 Panašaus poveikio toksinus išskiria dinofitainiai Gambierdiscus, Prorocentrum, Ostreopsis. Sukelia sutrikimus, žinomus Ciguatera sindromo vardu (angl. CFP, Ciguatera Fish Poisoning) ir daugiausia susijusius su koralinių žuvų vartojimu. Apsinuodijimai šiuo toksinu yra ypač paplitę tropikų regione.

 Jau minėtas dinofitainis Alexandrium veikia visą mitybos grandinę, pradedant nuo zooplanktono, kuris perduoda toksinus žuvims ir kitiems jūros organizmams. Žmonės paprastai apsinuodija šviežiais ar termiškai apdorotais moliuskais

 Fitoplanktone sutinkama tūkstančiai dumblių rūšių, iš jų toksinių yra tik kelios dešimtys. Nepaisant to, šios rūšys dažnai sukelia vandens žydėjimus priekrantės vandenyse, o jų produkuojami toksinai gali atkeliauti mitybos tinklu iki pat mūsų stalo. Jūros maisto dėl šios priežasties atsisakyti tikriausiai neverta- pakankamai toksinių medžiagų gauname ir su gausiai pesticidais apdorota žemės ūkio produkcija. Tačiau jei sunegaluosite po porcijos šviežių austrių, suvalgytų ant kurios nors pietinės lagūnos kranto, neskubėkite visos kaltės suversti prie tokios prašmatnybės nepratusiam lietuviškam organizmui.

 

 

Literatūra

 Carmichael, W. W. et al.., 2001. Human Fatalities from Cyanobacteria: Chemical and Biological Evidence for Cyanotoxins. Environmental Health Perspectives • 109 (7): 663-668

Whitton, B.A., Potts, M. 2000. The Ecology of Cyanobacteria. Kluwer Academic Publishers.

http://lakewatch.ifas.ufl.edu/ToxicAlgae/ToxicAlgae.htm

http://www.cyanobacteria-platform.com/cyanotoxins.html

http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/cyanobactox/en/index.html

http://www.cyanonet.org/

http://www.whoi.edu/redtide/

http://www-cyanosite.bio.purdue.edu/

http://www.ehponline.org/topic/pfiest.html


Naturales Scientiae Omnibus