Are bio-sourced nanoplastics inert for aquatic species? A toxicity study on three micro-algae species and a freshwater bivalve
تُظهر هذه الدراسة أن اللدائن النانوية ذات المصدر الحيوي والمشتقة من بوليمرات متنوعة ليست خاملة، حيث أنها تثبط بشكل كبير نمو الطحالب الدقيقة، وتضعف عملية الترشيح لدى الرخويات في المياه العذبة، وتسبب الإجهاد التأكسدي والاستجابات المناعية في الأنواع المائية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تعد التلوث البلاستيكي مشهداً مألوفاً في محيطاتنا وأنهارنا، لكن قصة ما يحدث لهذه المواد أكثر تعقيداً من مجرد تفتتها إلى قطع أصغر. لعقود من الزمن، درس العلماء كيف تتفتت البلاستيكات التقليدية، المصنوعة من الوقود الأحفوري، إلى جزيئات مجهرية وحتى نانوية تنجرف عبر المياه وتدخل في الكائنات الحية. ومؤخرًا، ظهرت فئة جديدة من المواد كحل محتمل: البلاستيك الحيوي، الذي يُستمد من مصادر حيوية. تُصنع هذه المواد من موارد متجددة مثل النباتات، أو الزيوت النباتية، أو مشتقات الخشب بدلاً من البتوليم. والأمل يكمن في أنه نظرًا لأنها مستمدة من الطبيعة، فستكون أكثر أمانًا للبيئة وربما تتحلل بسهولة أكبر. ومع ذلك، فإن مجرد كون المادة مشتقة من مصدر طبيعي لا يعني تلقائيًا أنها غير ضارة بمجرد دخولها الماء. فعندما تتحلل هذه البلاستيكات الحيوية، يمكنها هي الأخرى أن تصبح جزيئات دقيقة، قد تكون غير مرئية بالعين المجردة ولكنها كبيرة بما يكفي لابتلاعها من قبل الحياة المجهرية وتصفيتها بواسطة الرخويات. ويظل السؤال الجوهري هو: إذا انتهى المطاف بهذه الجزيئات الحيوية في مجارينا المائية، فهل ستتصرف مثل نظيراتها من الوقود الأحفوري، أم أنها خاملة وآمنة حقًا؟
لقد وضع فريق من الباحثين هدفاً للإجابة على هذا السؤال من خلال اختبار مكتبة مكونة من خمسة أنواع مختلفة من النانو-بلاستيك الحيوي على كائنات مائية حية. واختاروا النظر في نوعين مختلفين تماماً من الحياة يشكلان أساس الشبكة الغذائية: الطحالب وحيدة الخلية الصغيرة، والمحار العذب. تعرضت الطحالب، التي تعمل كمنتجات أولية في النظم البيئية المائية، لهذه الجزيئات لمعرفة ما إذا كان نموها قد تعطل. أما المحار، وهو من الكائنات التي تتغذى بالترشيح حيث يضخ الماء باستمرار عبر أجسامها لالتقاط الغذاء، فقد تم اختباره لمعرفة ما إذا كانت هذه الجزيئات ستتدخل في قدرته على الأكل وكيف ستتفاعل خلاياه الداخلية. استخدم الباحثون خمسة أنواع محددة من البوليمرات الحيوية: بعضها موجود بالفعل في السوق، مثل حمض البولي لاكتيك (PLA) والبولي أميد 11 (PA11)، بينما لا يزال بعضها الآخر قيد التطوير، بما في ذلك بوليمر مصنوع من مكونات الزيوت الأساسية ونوع جديد من البولي يوريثان. وقد صنعوا هذه الجزيئات في المختبر لتكون بنفس الحجم تقريبًا، لضمان أن أي اختلافات في التأثير تعود إلى المادة نفسها وليس إلى حجم الجزيء.
كشفت نتائج الدراسة أن هذه الجزيئات الحيوية بعيدة كل البعد عن كونها خاملة. فعندما تعرضت الطحالب لأنواع مختلفة من النانو-بلاستيك الحيوي، تم تثبيط نموها في كل حالة تقريبًا. وكانت أنواع الطحالب في المياه العذبة هي الأكثر حساسية، حيث أظهرت تباطؤاً واضحاً في النمو حتى عند التركيزات المنخفضة جداً. ومن بين المواد الخمس المختبرة، كان حمض البولي لاكتيك والبولي أميد 11 الأكثر ضرراً للطحالب، بينما كان البوليمر المشتق من الزيوت الأساسية هو الأقل ضرراً، رغم أنه لا يزال يسبب بعض الآثار قصيرة المدى. ومن المثير للاهتمام أن الباحثين وجدوا أن التأثيرات الأكثر سمية غالباً ما تحدث عند التركيزات المنخفضة بدلاً من العالية. وهذا يشير إلى أنه عند التركيزات العالية جداً، قد تتكتل الجزيئات وتصبح أقل قدرة على التفاعل مع الكائنات، بينما في المستويات البيئية المنخفضة والأكثر واقعية، تظل منتشرة وأكثر عرضة للتفاعل مع الخلايا.
كان التأثير على المحار العذب كبيراً بنفس القدر. فبعد أسبوع من التعرض، أظهر المحار الذي تعرض لأي من أنواع النانو-بلاستيك الحيوي الخمسة انخفاضاً ملحوظاً في معدل الترشيح، مما يعني أنها أصبحت أقل كفاءة في ضخ الماء وجمع الغذاء. لوحظ هذا التأثير حتى عند تركيزات منخفضة تصل إلى ميكروغرام واحد لكل لتر، وهو مستوى صغير جداً ولكنه قد يكون ذا صلة بالبيئة. لم تكتفِ المحارات برفض الجزيئات فحًا، بل دخلت أجسامها في حالة استنفار قصوى. فعندما فحص الباحثون الجينات داخل أنسجة المحار، وجدوا أن التعرض أدى إلى استجابة بيولوجية هائلة؛ حيث قامت المحارات بتنشيط جينات متعلقة باستيعاب الجزيئات الغريبة، وتطهير سموم أنظمتها، ومكافحة الإجهاد التأكسدي، وهو شكل من أشكال الضرر الخلوي. كما أظهرت علامات على تنشيط الجهاز المناعي وحتى بداية الموت الخلوي المبرمج، وهي عملية تضحي فيها الخلية المتضررة بنفسها لحماية الكائن بأكمله.
سلطت الدراسة الضوء على أن المواد المختلفة تسببت في أنواع مختلفة من الإجهاد. فعلى سبيل المثال، تسبب البوليمر المشتق من الزيوت الأساسية والبولي يوريثان الجديد أقوى ردود الفعل في أعضاء المحار الداخلية عند أدنى التركيزات، بينما كان حمض البولي لاكتيك والبولي أميد 11 قاسيين بشكل خاص على الطحالب. ويشير هذا التباين إلى أن التركيب الكيميائي للبلاستيك الحيوي يلعب دوراً رئيسياً في مدى سميته، تماماً كما هو الحال مع البلاستيك التقليدي. وأشار الباحثون إلى أن هذه التأثيرات حدثت بسرعة، في غضون أسبوع واحد، وعند تركيزات أقل بكثير من تلك المستخدمة في العديد من الدراسات السابقة. وهذا يشير إلى أن الخطر المحتمل لهذه المواد قد تم التقليل من شأنه إذا نظر الباحثون فقط إلى التركيزات العالية أو الفترات الزمنية القصيرة.
في النهاية، تتحدى النتائج الافتراض القائل بأن البلاستيك الحيوي هو بديل غير ضار للبلاستيك التقليدي. فرغم أن هذه المواد تُصنع من موارد متجددة، إلا أن الدراسة تثبت أنه بمجرد تحللها إلى جزيئات دقيقة في الماء، يمكنها أن تعطل نمو الطحالب وصحة الحيوانات التي تتغذى بالترشيح. لقد تفاعلت أجسام المحار كما لو كانت تتعرض لهجوم، حيث فعلت آليات دفاع معقدة يمكن أن تستنزف طاقتها وتؤثر على بقائها على المدى الطويل. وخلص الباحثون إلى أنه بينما قد تتحلل هذه البلاستيكات الحيوية بشكل أسرع من بلاستيك الوقود الأحفوري، إلا أن تأثيرها الأولي على الحياة المائية حقيقي وكبير. ومع نمو إنتاج هذه المواد، يعد فهم مخاطرها المحددة أمراً ضرورياً. وتوضح الدراسة أن مجرد الانتقال إلى المواد الحيوية ليس حلاً سحرياً؛ بل يجب تصميم هذه المواد الجديدة وتقييمها بنفس الدقة والتدقيق الذي يخضع له أي مادة أخرى تدخل بيئتنا، لضمان أن الحل لمشكلة ما لا يخلق مشكلة أخرى.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.