Polyisobutylene Micro/Nanoplastics Induce Multi-System Toxicity, Intestinal Barrier Dysfunction, and Neurodegeneration in Drosophila melanogaster

لم تعد تلوث البلاستيك مجرد مشكلة تتعلق بالشواطئ الملوثة أو المجاري المائية المسدودة؛ بل أصبحت غزوًا مجهريًا. فقد تغلغلت جزيئات بلاستيكية صغيرة، تفتتت بفعل الشمس والرياح إلى قطع أصغر من أن تُرى بدون مجهر، في الهواء الذي نستنشقه، والماء الذي نشربه، والطعام الذي نأكله. كان العلماء يعلمون منذ زمن طويل أن هذه الجسيمات البلاستيكية الدقيقة (الميكروبلاستيك) موجودة في كل مكان، لكنهم ركزوا في الغالب على أنواع قليلة شائعة، مثل البلاستيك الموجود في زجاجات المياه أو الرغوة المستخدمة في التغليف. ومع ذلك، فإن العالم الكيميائي للبلاستيك شاسع، ويحتوي على آلاف الأنواع المختلفة المستخدمة في كل شيء، من أجزاء السيارات إلى العلكة. إحدى هذه المواد، وهي بوليمر مطاطي يُستخدم في المواد اللاصقة، والمواد المانعة للتسرب، وحتى كقاعدة للعلكة، ظلت غير مرئية إلى حد كبير للباحثين. تُعرف هذه المادة باسم "بولي أيزوبيوتيلين"، وهي مادة مستقرة كيميائيًا ومصممة لتدوم، مما يثير سؤالًا هادئًا ولكن ملحًا: إذا كانت هذه المادة موجودة في كل مكان ومصممة لتبقى، فماذا يحدث عندما تبتلعها الكائنات الحية على مدى فترة طويلة؟

للإجابة على هذا، لجأ الباحثون إلى نموذج مصغر وقوي للحياة: ذبابة الفاكهة. تُعد هذه الحشرات الصغيرة ركيزة أساسية في الأبحاء البيولوجية لأن أجسامها تشترك في العديد من التعليمات الجينية والأنظمة البيولوجية مع البشر، ومع ذلك فهي تعيش بسرعة كافية لإظهار آثار التعرض مدى الحياة في غضون أسابتد فقط. في دراسة حديثة، أطعم العلماء ذباب الفاكهة نظامًا غذائيًا ممزوجًا برقائق مجهرية من بلاستيك "البولي أيزوبيوتيلين" لمعرفة كيفية تفاعل أجسامها خلال ثلاثة أسابيع. لم يكتفوا بمراقبة ما إذا كانت الذبابات ستنجو فحسب؛ بل راقبوا كيف تتحرك، وكيف تتغير أدمغتها، ومدى قدرتها على التكاثر، وما إذا كانت حواجزها الداخلية ستصمد أمام الغزاة. كشفت النتائج عن صورة مقلقة لمادة تسبب ضررًا صامتًا لأنظمة متعددة في آن واحد، مع تأثيرات تختلف بشكل كبير بين الذكور والإناث.

بدأ الباحثون بإنشاء الجسيمات البلاستيكية نفسها. قاموا بإذابة البوليمر الصلب في مذيب، ثم استخدموا مادة خافضة للتوتر السطحي (surfactant)، وهي مادة تساعد على مزج الزيت والماء، لتفتيته إلى رقائق غير منتظمة تتراوح أحجامها بين حجم الفيروس وحبة الرمل. تأكدوا من الهوية الكيميائية لهذه الرقائق ثم أدخلوها في طعام الذباب. تم تقسيم الذباب إلى مجموعات، حيث تناولت بعضها نظامًا غذائيًا يحتوي على كميات صغيرة من البلاستيك، وتناولت مجموعات أخرى كميات أكبر قليلًا، بينما تناولت مجموعات الضبط (control groups) نظامًا غذائيًا يحتوي فقط على المادة الخافضة للتوتر السطحي أو الماء العادي. وعلى مدار واحد وعشرين يومًا، راقب العلماء عن كثب. أول ما لاحظوه هو فرق صارخ في البقاء بناءً على الجنس؛ فقد ماتت إناث الذباب المعرضة للبلاستيك بشكل أسرع بكثير من الذكور. وبحلول نهاية الأسابيع الثلاثة، كانت جميع الإناث في المجموعات المعالجة قد هلكت تقريبًا، بينما ظل جزء كبير من الذكور على قيد الحياة. أشار هذا إلى أن البلاستيك لم يكن مجرد مهيج سلبي، بل كان عامل إجهاد قوي لم تستطع أجسام الإناث تحمله كما فعلت أجسام الذكور.

بينما كانت الذباب تعيش، بدأت قدرتها على الحركة في التدهور. اختبر الباحثون ذلك عن طريق النقر على الذباب باتجاه قاع الوعاء ومراقبة سرعة تسلقه مرة أخرى، وهو غريزة طبيعية للبحث عن مكان مرتفع. في مجموعات الضبط، تسلقت الذباب بنشاط وحيوية، لكن الذباب الذي يتناول البلاستيك عانى؛ فقد انخفضت قدرته على التسلق تدريجيًا بمرور الوقت، بغضًا عن كمية البلاستيك التي تناولها. كانت الذبابة التي تكاد لا تستطيع التسلق بحلول الأسبوع الثاني علامة على أن جهازها العصبي يتعرض للهجوم. واكب هذا التدهور البدني ما رآه الباحثون عند النظر داخل رؤوس الذباب. باستخدام المجهر، فحصوا أدمغة الذباب في مراحل مختلفة من التجربة. في ذباب الضبط السليم، بدا نسيج الدماغ صلبًا ومتجانسًا، أما في الذباب الذي يتناول البلاستيك، فقد كانت الأدمغة مليئة بالثقوب الصغيرة، أو الفجوات (vacuoles)، وهي علامة كلاسيكية على موت الخلايا العصبية وتفكك الأنسجة. كان هذا الضرر أكثر شدة حول منتصف التجربة، مما يشير إلى أن البلاستيك كان يدمر أنسجة الدماغ بنشاط مع مرور الوقت.

لم يتوقف الضرر عند الدماغ؛ فقد تحقق الباحثون أيضًا من سلامة القنوات الهضمية للذباب، والتي تعمل كحاجز يحجز المواد الضارة خارج الجسم. أطعموا الذباب صبغة زرقاء مع طعامهم. في الذبابة السليمة، تظل الصبغة محبوسة داخل الأمعاء، أما في الذباب المعرض للبلاستيك، فقد تسربت الصبغة من الأمعاء وانتشرت في تجويف الجسم، مما جعل الحشرة بأكملاء تكتسي باللون الأزرق. هذا "تأثير السمرف" (Smurf effect)، كما يسميه العلماء، يشير إلى أن البلاستيك قد أضعف البطانة الواقية للأمعاء، مما سمح للسموم بالتسرب إلى بقية الجسم. يعد هذا الخرق في حاجز الأمعاء فشلًا حرجًا، لأنه يترك الكائن الحي بأكمله عرضة للعدوى والإجهاد.

كانت العواقب الإنجابية خطيرة بنفس القدر، لا سيما بالنسبة للإناث. لاحظ الباحثون أن إناث الذباب التي تتناول البلاستيك تضع عددًا أقل بكثير من البيض مقارنة بالإناث السليمة، والبيض الذي يتم وضعه غالبًا ما يفشل في الفقس. وعندما نظروا داخل مبايض هذه الإناث، وجدوا أن البيض لا ينضج بشكل صحيح؛ إذ ظلت الهياكل التي يجب أن تصبح بيوضًا مكتملة النمو عالقة في مرحلة مبكرة وغير ناضجة. وهذا يعني أن البلاستيك كان يعطل عملية خلق حياة جديدة. ومن المثير للاهتمام أن ذكور الذباب لم تظهر نفس المستوى من الضرر الهيكلي في أعضائها التناسلية؛ فقد بدت خصاها طبيعية نسبيًا، وظلت تنتج الحيوانات المنوية. ومع ذلك، كان عدد النسل الذي يفقس في النهاية من شركائها أقل، مما يشير إلى أنه بينما قد تبدو أجسام الذكور سليمة، فإن قدرتهم على التكاثر بنجاح كانت معطلة، ربما بسبب الضعف العام للذباب أو الضرر الذي لحق بشريكاتهم.

على المستوى الجزيئي، وجدت الدراسة أن الذباب كان في حالة إنذار مستمر. قاس الباحثون نشاط إنزيم في الدماغ ضروري لإرسال الإشارات العصبية، ووجدوا أنه انخفض بشكل كبير في الذباب الذي يتناول البلاستيك. كما نظروا في جين يعمل كإشارة تحذير للجهاز المناعي ووجدوا أنه قد تم تفعيله، مما يشير إلى أن أجسام الذباب كانت تخوض معركة مزمنة ومنخفضة المستوى ضد الغزاة. لاحظت الدراسة أيضًا شيئًا غير عادي: لم يزد الضرر دائمًا مع زيادة كمية البلاستيك. فأحيانًا، كان الذباب الذي يتناول أقل كمية من البلاستيك يعاني بقدر معاناة أولئك الذين يتناولون الكمية الأكبر. يشتبه الباحثون في أن هذا يعود إلى تجمع رقائق البلاستيك الصغيرة معًا في الأمعاء، مما يجعل الكمية الفعلية من البلاستيك المتاحة للجسم غير متوقعة، بدلاً من كونها مجرد حالة بسيطة من "كلما زاد البلاستيك زاد السم".

ترسم النتائج صورة واضحة لمادة كانت تُعتبر ذات يوم خاملة نسبيًا. إن "البولي أيزوبيوتيلين"، المستخدم في كل شيء من سدادات السيارات إلى العلكة، ليس مادة غير ضارة عندما تتفكك إلى قطع مجهرية. فهو يعمل كسم متعدد الأنظمة، حيث يضعف الأمعاء، ويدمر أنسجة الدماغ، ويعطل الحركة، ويوقف التكاثر، مع تحمل الإناث العبء الأكبر من الضرر. ورغم أن الدراسة أجريت على ذباب الفاكهة، إلا أن المسارات البيولوجية المعنية مشتركة مع العديد من الحيوانات الأخرى، بما في ذلك البشر. تشير الأبحاث إلى أن هذا النوع المحدد من البلاستيك، الذي غالبًا ما يتم تجاهله لصالح الأنواع الأكثر شيوعًا، يشكل تهديدًا كبيرًا ومعقدًا للكائنات الحية، قادرًا على التسبب في ضرر عميق وجهازي يتراكم بهدوء بمرور الوقت.