Investigating the toxicity and bioaccumulation of palladium black and palladium chloride in earthworms (Eisenia fetida)

El suelo bajo nuestros pies rara vez es solo tierra; es un sistema vivo y que respira, rebosante de vida microscópica e interacciones químicas complejas. Entre los trabajadores más vitales en este mundo subterráneo se encuentran las lombrices de tierra. Estas criaturas no solo cavan túneles; airean el suelo, descomponen la materia orgánica y reciclan nutrientes, actuando como los ingenieros que mantienen sanos los ecosistemas terrestres. Cuando las sustancias tóxicas entran en el suelo, estos laboriosos animales suelen ser los primeros en sentir el impacto, sirviendo como una señal de advertencia para la salud de todo el entorno. En las últimas décadas, un grupo específico de metales conocidos como elementos del grupo del platino se ha estado acumulando de forma constante en los suelos de las carreteras. Estos metales, incluyendo el paladio, son componentes esenciales de los convertidores catalíticos que se encuentran en los coches, dispositivos diseñados para limpiar los gases de escape. Sin embargo, a medida que los vehículos circulan y estos convertidores se desgastan, diminutas partículas de estos metales se desprenden al medio ambiente. Si bien los científicos han rastreado durante mucho tiempo cuánto de estos metales está presente en el suelo, una pregunta crucial permanecía sin respuesta: ¿importa la forma química específica del metal? Así como el azúcar y un trozo de caramelo de roca están hechos de la misma sustancia pero se comportan de manera muy diferente en el agua, las diferentes formas de un metal pueden tener efectos muy distintos en los seres vivos. Algunas formas podrían disolverse fácilmente y entrar en el cuerpo de un organismo, mientras que otras podrían permanecer inertes y pasar directamente a través de él.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Melbourne se propuso investigar precisamente esta cuestión utilizando la lombriz de tierra común, Eisenia fetida, como sujeto. Querían ver si la forma en que el paladio existe en el suelo cambia su peligrosidad para estas criaturas. Específicamente, compararon dos versiones muy diferentes del metal. Una fue el cloruro de paladio, una sal soluble que se disuelve fácilmente en agua, que representa una forma que podría moverse fácilmente a través del suelo y hacia el cuerpo de un animal. La otra fue el "negro de paladio", un metal particulado sólido que no se disuelve fácilmente, que representa el polvo metálico bruto que cae de los escapes de los coches. Los científicos colocaron lombrices de tierra en suelo contaminado con estas dos formas en diversas concentraciones y observaron qué sucedía durante un periodo de veintiocho días. Monitorearon si las lombrices sobrevivían, cuánto peso perdían y cuánto del metal se acumulaba realmente dentro de sus cuerpos.

Los resultados pintaron un panorama claro de cómo la forma química del metal dicta su peligro. Cuando las lombrices de tierra fueron expuestas al cloruro de paladio soluble, el metal resultó ser bastante perjudicial. En la concentración más alta probada, cincuenta miligramos por kilogramo de suelo, las lombrices perdieron significativamente más peso que aquellas en el suelo de control limpio. De hecho, perdieron aproximadamente un diecisiete por ciento más de peso que las lombrices que no fueron expuestas al metal. Esta pérdida de peso es un signo clásico de estrés en las lombrices de tierra, lo que indica que sus cuerpos estaban luchando por lidiar con el entorno tóxico. En contraste, las lombrices de tierra expuestas al negro de paladio sólido en la misma concentración alta no mostraron tal malestar. Su peso se mantuvo estable y sobrevivieron tan bien como las lombrices en el suelo limpio. La diferencia fue contundente: la forma soluble causó daño, mientras que la forma metálica sólida no lo hizo.

La investigación sobre lo que sucedía dentro de las lombrices reveló por qué existía esta diferencia. Los investigadores midieron la cantidad de paladio que se había acumulado en los tejidos de las lombrices de tierra y descubrieron que la forma soluble era mucho más fácil de absorber para las lombrices. Ya fuera que la concentración en el suelo fuera de diez o de cincuenta miligramos por kilogramo, las lombrices expuestas a la sal soluble tenían niveles significativamente más altos de paladio en sus cuerpos en comparación con aquellas expuestas al metal sólido. Esto sugiere que las partículas de negro de paladio sólido fueron ignoradas en gran medida por las lombrices, pasando a través de sus sistemas digestivos sin ser absorbidas. La sal soluble, sin embargo, fue absorbida fácilmente, entrando probablemente en las lombrices a través de su piel o cuando ingerían el agua del suelo. Esta diferencia en la absorción explica por qué la forma soluble fue tóxica mientras que la forma sólida no lo fue; las lombrices simplemente no absorbieron suficiente del metal sólido como para sufrir efectos nocivos.

Estos hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo deberíamos evaluar el riesgo de la contaminación por metales en nuestro entorno. El estudio sugiere que medir simplemente la cantidad total de paladio en el suelo no es suficiente para comprender el peligro que representa. La forma química del metal es tan importante como la cantidad. Si bien las partículas metálicas sólidas de los escapes de los coches pueden representar actualmente un riesgo bajo para las lombrices de tierra porque no se absorben fácilmente, la situación podría cambiar si estas partículas se descomponen con el tiempo. Si la meteorización ambiental transforma el metal sólido en una forma más soluble, el riesgo para la vida del suelo podría aumentar drásticamente. Los investigadores señalaron que incluso en concentraciones bajas donde las lombrices no perdieron peso, aun así acumularon el metal en sus cuerpos. Esta acumulación es significativa porque las lombrices de tierra son una fuente de alimento para aves y otros animales; si el metal se acumula en las lombrices, podría ascender por la cadena alimentaria. En última instancia, este trabajo destaca que el destino y la toxicidad de los contaminantes dependen fuertemente de su identidad química, recordándonos que en la compleja química del suelo, la forma que toma una sustancia puede ser la diferencia entre una mota inofensiva y un veneno silencioso.