Cellulose Acetate Nanoparticles: Impacts of Concentration and Exposure Time on the Biochemistry and Hematology of Juvenile Colossoma Macropomum

تخيل أن محيطات وعالم الأنهار في العالم عبارة عن مدينة ضخمة وصاخبة، حيث الأسماك هي سكانها. لعقود من الزمن، كانت هذه المدينة تزداد ازدحاماً بالنفايات البلاستيكية - الزجاجات، والأكياس، والأغلفة. ولكن مؤخراً، بدأ العلماء يشعرون بالقلق تجاه شيء أصغر وأكثر دهاءً: "اللدائن النانوية" (النانوبلاستيك). لا تفكر في هذه الجزيئات كقطع كبيرة من القمامة، بل كجزيئات غبار مجهرية، متناهية الصغر لدرجة أنها يمكن أن تتسلل عبر خياشيم السمكة مثل شبح يمر عبر جدار. وبمجرد دخولها، يمكنها التجول في مجرى الدم والعبث بأعضاء السمكة الداخلية، تماماً كما يمكن لذرّة غبار صغيرة في عينك أن تجعل رأسك بالكامل يؤلمك. أحد الأنواع المحددة من غبار البلاستيك هذا يأتي من فلاتر السجائر، والتي تُصنع من مادة تسمى "خلات السليلوز". وبينما نعلم أن أعقاب السجائر تشكل مشكلة كبيرة للبيئة، إلا أننا لا نعرف حقاً كيف يؤثر هذا "الغبار" النوعي على الأسماك التي تعيش في الماء. تغوص هذه الدراسة في هذا اللغز، متسائلة: إذا سبحت سمكة في مياه مليئة بغبار البلاستيك غير المرئي هذا، فهل ستمرض، وهل يمكنها التعافي؟

قرر الباحثون خوض لعبة "ماذا لو" مع سمكة تُدعى "تامباكي" (Colossoma macropomum)، وهي سمكة مياه عذبة شهيرة من الأمازون. أخذوا 120 سمكة من صغار التامباكي ووضعوها في 12 حوضاً مختلفاً. بعض الأحواض كانت تحتوي على مياه نظيفة (مجموعة الضبط)، بينما كانت أحواض أخرى تحتوي على مياه ممزوجة بجسيمات نانوية من خلات السليلوز (CANs) بأربعة "تركيزات" مختلفة: 0 ملجم/لتر (نظيفة)، 0.01 ملجم/لتر، 0.10 ملجم/لتر، وجرعة ثقيلة قدرها 1.00 ملجم/لتر. وللتأكد من أن الأسماك تسبح بالفعل في الغبار، قام العلماء بصنع الجسيمات النانوية بأنفسهم باستخدام فلاتر سجائر قديمة وغير مستخدمة. قاموا بسحق الفلاتر، وإذابتها، واستخدموا موجات صوتية عالية التقنية لتفتيتها إلى جزيئات صغيرة يبلغ عرضها حوالي 230 نانومتر - وهو حجم يقارب حجم الفيروس تقريباً.

ثم لعب الفريق لعبة "الفحص الطبي" في ثلاث أوقات مختلفة. أولاً، فحصوا الأسماك بعد ساعة واحدة فقط من السباحة في الماء المليء بالغبار. ثم فحصوا مرة أخرى بعد 24 ساعة. وأخيراً، نقلوا الأسماك إلى مياه عذبة ونظيفة وانتظروا 24 ساعة أخرى ليروا ما إذا كان بإمكانها استعادة عافيتها (وهذا ما يسمى مرحلة "التعافي"). أخذوا عينات دم صغيرة لفحص أشياء مثل الهيموجلوبين (حاملات الأكسجين)، والبروتينات، ومستويات السكر، وإنزيمات الكبد. كان الأمر يشبه فحص لوحة القيادة في السيارة لمعرفة ما إذا كان المحرك يسخن أو إذا كان الزيت ينقص.

إليكم ما وجدوه: لم تمت الأسماك، وهذا خبر جيد. ومع ذلك، تسبب الغبار البلاستيكي عالي التركيز (1.00 ملجم/لتر) في بعض الفوضى الفورية. فبعد ساعة واحدة فقط، أظهرت الأسماك في الماء الأكثر اتساخاً مستويات أقل من الهيموجلوبين وبعض البروتينات، مما يشير إلى أن أجسادها كانت تحت ضغط طفيف. وبحلول علامة الـ 24 ساعة، أصبح الأمر أكثر إثارة للاهتمام؛ حيث أظهرت الأسماك المعرضة للجرعات المتوسطة والعالية مستويات أعلى من سكر الدم، وهي علامة كلاسيكية على الإجهاد لدى الحيوانات - وكأن أجسادها تضخ طاقة إضافية لمحاربة عدو غير مرئي. كما لاحظوا تغيرات في مستويات الدهون (الدهون الثلاثية والكوليسترول) وإنزيمات الكبد، مما يشير إلى أن الكيمياء الداخلية للسمكة كانت تتحول للتعامل مع المتسللين.

ولكن إليكم الجزء الأكثر إثارة: الأسماك مرنة بشكل مفاجئ. فعندما نقل الباحثون الأسماك المجهدة إلى مياه نظيفة وانتظروا 24 ساعة أخرى، بدأت العديد من مستويات الدم لديها في العودة إلى طبيعتها. عادت مستويات الدهون إلى وضعها، واستقرت إنزيمات الكبد. يبدو أن سمكة التامباكي يمكنها تحمل هجمة قصيرة المدى من غبار البلاستيك هذا، ويمكنها التعافي، على الأقل جزئياً، بمجرد زوال التلوث.

ومع ذلك، فإن القصة ليست مجرد "مزيد من الغبار يعني مزيداً من المرض". كانت النتائج متذبذبة نوعاً ما. فأحياناً تسببت الجرعة المتوسطة في مشاكل تماثل الجرعة العالية، وأحياناً أخرى حدثت التغيرات بسرعة ثم اختفت. يشير المؤلفون إلى أن هذه ردود فعل مؤقتة وحادة - مثل الحمى التي تنكسر بعد بضعة أيام - بدلاً من كونها ضرراً دائماً. لم يجدوا خطاً مستقيماً حيث يؤدي مضاعفة التلوث دائماً إلى مضاعفة المرض. بدلاً من ذلك، بدا أن الأسماك تقوم بتعديلات سريعة ومؤقتة للبقاء على قيد الحياة خلال تلك المواجهة.

باختصار، تشير هذه الدراسة إلى أنه على الرغم من أن جسيمات خلات السليلوز النانوية يمكن أن تربك جسم السمكة على المدى القصير، وتسبب الإجهاد وتغير كيمياء الدم، إلا أن الأسماك ليست عاجزة. لقد أظهرت قدرة قوية على بدء الشفاء بمجرد عودتها إلى المياه النظيفة. ويؤكد الباحثون بحذر أن هذا لا يعني أن البلاستيك غير ضار، ولكنه يوضح أن الآثار قد تكون قابلة للعكس في المدى القصير. كما أشاروا إلى أنهم لم يتمكنوا من قياس كيفية سلوك الجسيمات في الماء بدقة بمرور الوقت، لذا لا يزال هناك بعض الغموض حول كيفية تحرك الغبار داخل الأحواض. الخلاصة هي أننا نعلم الآن أن جزيئات فلاتر السجائر هذه يمكن أن ترهق الأسماك، لكن الأسماك أقوى مما كنا نعتقد، على الأقل ليوم أو يومين. ستحتاج الدراسات المستقبلية لمعرفة ما سيحدث إذا اضطرت للسباحة في هذا الغبار لأسابيع أو أشهر، ولكن في الوقت الحالي، أثبتت سمكة التامباكي أنها تستطيع تلقي الضربة والاستمرار في السباحة.