Publicamos un estudio toxicológico sobre la benzoilecgonina -metabolito de la cocaína- presente en aguas fluviales que alerta sobre el potencial efecto adverso en la germinación de plantas silvestres o agrícolas

Existe una creciente preocupación sobre la presencia de contaminantes vertidos al medio ambiente, derivados de la actividad de los seres humanos, pero sobre todo por los efectos perjudiciales que puedan tener sobre los recursos naturales y la biodiversidad. El enorme desarrollo de las técnicas de análisis de los últimos años ha permitido detectar la presencia de nuevos contaminantes en el agua de nuestros ríos, como es el caso de las drogas de abuso, por lo que se les denomina genéricamente “contaminantes emergentes”. Dichas sustancias son muy activas biológicamente y se sospecha que podrían afectar a la fauna y la flora de nuestros ríos, incluso a dosis a las que no presentan toxicidad en los seres humanos.

Miembros del Grupo de Investigación en Salud Ambiental y Ecotoxicología “ToxAmb” de la Universidad Rey Juan Carlos en colaboración con el Centro Nacional de Sanidad Ambiental (ISCIII), financiados por el Fondo de Investigaciones Sanitarias (Ministerio de Economía y Competitividad), acaban de publicar en la revista “Journal of Hazardous Materials” (García-Cambero et al., 2015, J. Haz. Mat. 300: 866-872) un estudio que analiza por primera vez la toxicidad de concentraciones ambientales de benzoilecgonina -principal metabolito de la cocaína encontrado en aguas naturales-, mediante el uso de dos novedosos modelos basados en organismos de ecosistemas fluviales: el modelo embrio-larval de pez cebra (Danio rerio) y el biomodelo con esporas del helecho Polystichum setiferum.

Para llevar a cabo este trabajo se tomaron como referencia los niveles de benzoilecgonina detectados en un estudio de monitorización de  drogas de abuso y benzodiacepinas en ríos de la Comunidad de Madrid, publicado anteriormente por el mismo grupo de investigación en la revista “Chemosphere”. Cabe aclarar que estas sustancias también se han detectado en la misma matriz de agua dulce en otros estudios españoles y europeos, principalmente como consecuencia del consumo de drogas por seres humanos y a la incapacidad de las depuradoras de aguas residuales convencionales para degradarlas por completo.

Según el estudio referido, las concentraciones de este metabolito de la cocaína, equivalentes a las presentes en el agua de nuestros ríos, no causó muertes o malformaciones en los embriones de pez cebra, ni tampoco efectos negativos sobre el desarrollo del sistema circulatorio, o del sistema nervioso, valorado a través del comportamiento de las larvas. La ausencia de toxicidad para vertebrados acuáticos, al igual que sucede con vertebrados terrestres, permite concluir que los residuos de benzoilecgonina presentes en el medio acuático representan un riesgo mínimo o aceptable para la salud humana. Sin embargo, a diferencia de lo que puede ocurrir en vertebrados acuáticos, concentraciones tan bajas como 0,001 µg/L de benzoilecgonina produjeron efectos adversos en el desarrollo de esporas del helecho, tales como la inhibición de su actividad respiratoria y una reducción significativa en los niveles de ADN que puede atribuirse bien a la muerte de parte de la población o bien a un retraso en su ciclo reproductivo celular.

Los autores de este estudio señalan que los efectos observados en las esporas de helecho se relacionan con un fenómeno denominado alelopatía. Las sustancias alelopáticas son producidas principalmente por el metabolismo secundario de numerosas especies vegetales. Son compuestos orgánicos capaces de influir en el crecimiento, supervivencia o reproducción de otros organismos a través de mecanismos como la inhibición de la germinación de semillas de otras plantas competidoras o el envenenamiento nervioso de insectos u otros herbívoros. La cocaína es producida por la planta de coca, Erythroxylum coca, como sustancia alelopática de defensa competitiva. Estudios de principios del siglo XX revelaron que la cocaína y sus metabolitos, incluida la benzoilecgonina, son potentes inhibidores inespecíficos de la germinación de semillas vegetales a concentraciones muy bajas, si bien estos estudios no se habían confirmado debido a la carencia de herramientas analíticas para medir dichas concentraciones. Por tanto, los residuos de cocaína y sus metabolitos presentes en los ríos, a pesar de sus bajas concentraciones, podrían comprometer no sólo la germinación de las esporas de helecho, sino la de otras plantas de los ecosistemas fluviales.

Por consiguiente, es importante destacar la relevancia de los datos obtenidos ya que, además de identificar un riesgo ecotoxicológico inesperado de las drogas de abuso para las plantas vasculares, se plantea, por primera vez, la problemática de los contaminantes emergentes desde la perspectiva ecofisiológica de la alelopatía. Muchos de los contaminantes emergentes detectados en el medio ambiente, tales como otras drogas de abuso, los derivados de productos de cuidado personal o los fármacos, o bien son obtenidos a partir de metabolitos secundarios de plantas o poseen estructuras químicas análogas a sustancias alelopáticas naturales. Los estudios más recientes demuestran una amplia dispersión de estos compuestos en las aguas de los ríos analizados tanto en Europa como en otros continentes. Así, teniendo en cuenta que se trata de un proceso inespecífico, es probable que la benzoilecgonina pueda afectar a la germinación y el crecimiento de muy diversas especies de climas y ecosistemas diferentes, incluidos los cultivos regados con agua contaminada. Por este motivo los autores llaman la atención sobre la necesidad de mejorar los métodos estándar de descontaminación de aguas residuales urbanas, así como de profundizar en la investigación de los riesgos ecotoxicológicos potenciales de contaminantes emergentes tanto para el medio ambiente como para la productividad agrícola.

¿Sabías lo que es la contaminación agraria difusa?

Recientemente mis alumnos de la asignatura de “Contaminación ambiental y biodiversidad” del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica, han realizado una breve síntesis abordando los puntos más interesantes de este tipo de contaminación poco conocida por su “invisibilidad”, pero con grandes impactos en los agroecosistemas e incluso en la salud humana ¿Qué os parece?¿Les pongo buena nota?

A) ¿Qué es la contaminación agraria difusa?

Es la contaminación producida por la actividad agraria, principalmente por el uso de productos químicos. Se denomina difusa porque no tiene un foco puntual sino que hay muchos focos emisores distribuidos en el territorio. Es un tipo de contaminación difícil de revertir por no poder tratar los focos de emisión.

B) ¿En qué se diferencia de otros tipos de contaminación como la industrial?

La contaminación agraria procede de diversas fuentes mientras que la industrial tiene focos puntuales. Por otro lado, los contaminantes agroquímicos son liberados deliberadamente, mientras que los otros son normalmente fruto de accidentes. Por ejemplo, en la actividad agraria se utilizan estos contaminantes para obtener mayores beneficios mientras que en la actividad industrial son subproductos y no se pretende su liberación. Son mas fácilmente tratables( Algunos de sus efectos pueden ser paliados en cierta medida, por ejemplo utilización de filtros en las emisiones de fabricas y zonas industriales que atrapen parte de los contaminantes).

C) ¿Qué grupos de compuestos son típicos de la contaminación agraria difusa?

Plaguicidas como: Fungicidas, herbicidas, insecticidas y rodenticidas.

Biocidas (Nematicidas, Acaricidas, Molusquicidas).

Fertilizantes.

Feromonas.

Reguladores del crecimiento vegetal.

D) Clasificación de los efectos potenciales de cada grupo de compuestos.

Fungicida: Inhibidor metabólico y neurotóxicos. (Organomercuriales).

Herbicidas: Inhibición de la fotosíntesis, procesos metabólicos y reproductivos se ven alterados. Afectan también a la reproducción en animales.

Rodenticidas: anticoagulantes. Afecta también al ser humano.

Insecticidas: neurotóxicos. Afecta al sistema nervioso de los artrópodos y otros animales. También afectan a los mecanismos celulares y fisiológicos de los animales.

Reguladores del crecimiento en insectos: Inhibidores de quitina, bloquean la biosistesis de quítina componente esencial del exoesqueleto de los insectos lo que provoca la muerte de los artropodos al no poder mudar y continuar su desarrollo.

E) Análisis de los efectos potenciales de cada grupo de sustancias sobre los distintos taxones individuales.

Microorganismos: Los fungicidas conllevan una disminución del 80% en la formación de micorrizas. Herbicidas: reducen cantidad de bacterias metanotróficas. Insecticidas: efectos letales en protozoos, tardan en recuperarse 60 días.

Mesofauna del suelo: Fungicidas ocasionan la pérdida del 33% de nematodos que se alimentan de hongos. Insecticidas: afectan a anélidos, ácaros y larvas de dípteros. Nematodos y lombrices afectadas.

Otros invertebrados: Insecticidas producen la reducción de poblaciones de nematodos saprófitos.

Insectos: Los insecticidas (como arseniato de plomo o nicotina) no sólo afectan a la plaga objetivo, sino que también afectan a otros organismos. Muchas veces, afectan a depredadores naturales de plagas, lo que provoca un aumento de dicha plaga.

Plantas: herbicidas: disminuye la diversidad vegetal, y como consecuencia, la de artrópodos.

Vertebrados:

– Mamíferos: Rodenticidas ocasionan efectos agudos y muerte. Insecticidas lipofílicos absorbidos por vía cutánea, otros entran por inhalación. Dosis bajas de insecticidas alteran conducta, como la alimentación, por lo que hay pérdida de peso. Además también alteran parámetros hormonales ya que muchos son disruptores endocrinos. Ingestión de insecticidas y fungicidas –> distribución en la cadena trófica. Muy sensibles a inhibidores de colinesterasa.

– Aves: Envenenamiento secundario al alimentarse de presas que han ingerido plaguicidas, bioacumulación y muerte. Pérdida de alimento y la falta de cobertura vegetal disminuye los refugios disponibles, así como material para confeccionar nidos. Muy sensibles a inhibidores de colinesterasa.

– Reptiles:  Insecticidas y herbicidas: muerte por aplicación directa (contacto con la piel, acumulación en pulmones, tejidos grasos y en el torrente sanguíneo). Afecta a la reproducción, provoca disrupción endocrina, alteraciones del comportamiento y biomagnificación.

– Anfibios: insecticidas y herbicidas: muerte por aplicación directa (contacto con la piel, acumulación en pulmones, tejidos grasos y en el torrente sanguíneo). Afecta también a la reproducción, provoca disrupción endocrina, alteraciones del comportamiento y biomagnificación en la cadena trófica. Muy sensibles a piretroides, menos sensibles a inhibidores de la colinesterasa.

F) Análisis de los efectos potenciales de cada grupo de sustancias en las comunidades de los agroecosistemas.

Eliminas el alimento de las especies granívoras.

Disminuye la abundancia de los invertebrados porque eliminas los cultivos a los que se encuentran asociados.

Eliminación de lombrices y bacterias que altera el ciclo de nutrientes, disminuyendo la fertilidad.

Eliminar el dosel vegetal, eliminas posible protección que dispensa dicho dosel disminuyendo tasas de reproducción y potencias depredación.

El uso de trampas de feromonas está siendo una alternativa muy eficaz para controlar la mayoría de las plagas de insectos, debido a que no impacta sobre los organismos no objetivo y los organismos no adquieren resistencia a este tipo de sustancias.
Los plaguicidas afectan a todos los organismos de los agroecosistemas (microorganismos, plantas, artrópodos, vertebrados, etc.) les puede afectar de forma indirecta, ocasionando daños a otros organismos que son parte de sus recursos, o directamente a ellos, mediante la bioacumulación, envenenamiento, reducción de fitness. Por tanto afecta a toda la cadena trófica. Además afecta a la trasformación de materia orgánica en inorgánica, lo que de nuevo afecta a la base de la cadena trófica.

La exposición al DDT asociada a un mayor riesgo de padecer Alzheimer

La ciencia no ha logrado esclarecer aún las causas de esta enfermedad, aunque su aparición en personas de avanzada edad se vincula con factores genéticos, ambientales y también con el estilo de vida. Un nuevo estudio publicado en la revista JAMA Neurology afirma que la exposición prolongada a los pesticidas aumenta el riesgo de desarrollar este trastorno neurodegenerativo. En concreto, el trabajo habla de los productos elaborados con DDT, un compuesto cuyo uso ha sido prohibido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) a causa de su toxicidad, su persistencia en el medio ambiente durante décadas y su acumulación en el organismo de los seres vivos, incluido el ser humano.