توصلت أبحاث جديدة إلى أن عدسات عيون الأسماك تسجل مدى تعرضها للزئبق السام طوال حياتها

يشكل التلوث بالزئبق تهديدا عالميا لصحة الإنسان، وخاصة للأطفال الذين لم يولدوا بعد والأطفال الصغار.التعرض لـ ميثيل الزئبق, وهو النوع الذي يتشكل عندما ينجرف الزئبق إلى البحيرات والجداول تضر بنمو دماغ الأطفال وتسبب الأعراض بما في ذلك ضعف النطق وضعف العضلات عند البالغين الذين يستهلكون المأكولات البحرية كمصدر غذائي رئيسي.كما يهدد ميثيل الزئبق الصحة والإنجاب الأسماك والحياة البرية الأخرى.

ويتعرض البشر والحيوانات والطيور لميثيل الزئبق عندما يأكلون الأسماك والمحاريات.لقد عمل العلماء منذ عقود على فهم كيف ومتى تتراكم الزئبق في الأسماك.تعتبر هذه المعلومات أساسية لتقييم مخاطر الزئبق عبر مختلف المسطحات المائية والمناظر الطبيعية، ولتقييمها تغييرات في السياسات تهدف إلى الحد من انبعاثات الزئبق.

لعقود من الزمن، استخدم العلماء أحجار أذن الأسماك، المعروفة باسم أحجار الأذن، للحصول على نظرة ثاقبة حول نمو الأسماك، وهجرتها، ونظامها الغذائي، وتوقيت تعرضها لبعض الملوثات.تتشكل هذه الهياكل الصغيرة من كربونات الكالسيوم، بحجم حبة البازلاء تقريبًا، داخل الأذن الداخلية للأسماك، حيث تساعد في تنظيم السمع والتوازن.يمكن أن توفر Otoliths أيضًا أدلة حول ما إذا كانت هذه الأشياء موجودة أم لا كيف يؤثر تغير المناخ على الأسماك.

لكن بعض الملوثات، بما في ذلك الزئبق، لا يتم دمجها في حصوات الأذن.بل إنها ترتبط بقوة شديدة بالأنسجة التي تحتوي على الكبريت، مثل الأنسجة العضلية.ولهذا السبب تم استخدام الأنسجة العضلية تاريخياً لتقييم التلوث الناتج عن التلوث بالزئبق.

في دراسة منشورة حديثًا، نصف نافذة جديدة لتعرض الأسماك الفردية للزئبق طوال حياتها قياسه في عيون السمكة.يفتح هذا العمل إمكانيات جديدة لفهم تعرض الأسماك طوال حياتها لهذا السم العصبي القوي.

القرائن في آذان الأسماك والعيون

واليوم، يقوم العلماء بتحليل امتصاص الزئبق في الأسماك عن طريق قياس الكمية المتراكمة منه في أجسام الأسماك بأكملها، أو في كثير من الأحيان في الشرائح فقط - أي الأنسجة العضلية.يخبرنا هذا النهج بكمية الزئبق التي تراكمت على الأسماك طوال حياتها، لكنها لا تخبرنا على وجه التحديد متى تعرضت الأسماك للزئبق خلال حياتها.الطابع الزمني مفقود.

يمكن أن تختلف تركيزات الزئبق بشكل كبير في أي نوع من أنواع الأسماك.على سبيل المثال، من 1991 إلى 2010، الولايات المتحدة.تم الكشف عن المراقبين الحكوميين مستويات الزئبق في سمك القد بلغ متوسطه 0.111 جزءًا في المليون، لكنه تراوح حتى 0.989 جزءًا في المليون، أي بفارق تسعة أضعاف.ويشير هذا إلى أنه بالإضافة إلى التغيرات في انبعاثات الزئبق بمرور الوقت، فإن تحركات الأسماك الفردية ونظامها الغذائي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على تعرضها.

في دراستنا، نقترح طريقة جديدة تجمع بين قياسات شيخوخة الأذن والزئبق في عدسات عيون السمكة لتحديد الأعمار لتركيزات الزئبق في عين السمكة.عدسات العين مصنوعة من البروتين النقي، وهي تحتوي على نسبة عالية من الكبريت، وبالتالي تمتص الزئبق بسهولة أيضًا مباشرة من الماء أو من غذاء السمك .

يبدو أن ميثيل الزئبق يتم امتصاصه بشكل تفضيلي في بعض الأعضاء، بما في ذلك عدسات العين.عند تناول جرعات عالية، فإنه قد يضعف رؤية الأسماك.

يبدأ نهجنا بتقنية راسخة لتعمير الأسماك باستخدام حجر الأذن الخاص بها.مع نمو السمكة وعمرها، تضيف أحجار الأذن الخاصة بها طبقات سنوية من كربونات الكالسيوم.يمكننا تقدير عمر الأسماك ومعدلات نموها عن طريق قياس المسافة بين طبقات النمو السنوية، والتي تسمى الحلقات، مثلما يفعل عمال الغابات في أشجار النخيل عن طريق قياس حلقات النمو في جذوعها.

ونعلم أيضًا أن عين السمكة تنمو بمعدل يتناسب مع نمو حجر الأذن الخاص بها.لذا، في تحليلنا، نطبق المسافة المتناسبة التي وجدناها في حجر أذن السمكة على عدسة عينها.بالنسبة للأنواع التي نركز عليها، الجوبي المستدير (نيوجوبيوس ميلانوستوموس)، العلاقة الخطية بين هذين القياسين قوية.

مع نمو عدسة العين وتراكم الزئبق، يمكننا تحديد متى تعرضت السمكة باستخدام هذه المراسلات مع حجر الأذن.ولأن عدسة عين السمكة تنمو في طبقات طوال الحياة، فيمكننا متابعة التسلسل الزمني للتعرض مدى الحياة.

اتصال مناخي محتمل

باستخدام هذه الطريقة الجديدة، يمكننا البدء في تتبع التسلسل الزمني لتعرض الأسماك للزئبق طوال حياتها.ويمكننا أن نطرح أسئلة حول كيفية أحداث تاريخ الحياة، مثل الهجرة وتغيرات النظام الغذائي، أو الأحداث الزمنية مثل انخفاض مستويات الأكسجين المذاب في الماء في أوقات معينة من السنة، قد يؤثر على مستويات الزئبق في الأسماك.

وتكمن قوة هذه الطريقة في أنها توفر معلومات للأسماك الفردية، وهو أمر مهم تمامًا كما هو الحال بالنسبة للبشر.تتمتع الأسماك الفردية المختلفة بقدرات متفاوتة على اصطياد الفرائس وتجنب الإجهاد أو تحمله، وكل ذلك يمكن أن يؤثر على نموها وتعرضها للزئبق.

والحصول على معلومات حول التعرض للزئبق لجميع الأعمار لسمكة واحدة يمكن أن يساعد في تقليل الحاجة إلى جمع عينات كبيرة من العديد من الأسماك في جميع الأعمار، وهي الطريقة التي قام بها العلماء تقليديًا بتقييم كيفية تغير تعرض الأسماك على مدار حياتهم.

قد تساعدنا هذه الطريقة الجديدة أيضًا في فهم كيفية تأثير تغير المناخ على التعرض للزئبق.

ومع ارتفاع درجات حرارة المياه، تفقد الأنهار والبحيرات ومصبات الأنهار والمحيطات بعضًا من الأكسجين المذاب فيها.هذه العملية، والمعروفة باسم إزالة الأكسجين, ، هو عامل ضغط حاسم للحياة المائية.

عندما ينخفض ​​​​الأكسجين في بركة أو خليج إلى أقل من 2 ملليجرام لكل لتر، مقارنة بالمستويات الطبيعية التي تتراوح بين 5 إلى 8 ملليجرام لكل لتر، يقال أن هذا الجسم المائي يعاني من نقص الأكسجة - ويمكن أن ترتبط حالات نقص الأكسجة بتركيزات مرتفعة من ميثيل الزئبق.ويتفاقم فقدان الأكسجين هذا بسبب التلوث الغذائي - على سبيل المثال، من الجريان السطحي في المناطق الحضرية أو الزراعية.ولكنها يمكن أن تحدث أيضًا في المحيطات المفتوحة، بعيدًا عن القارات، بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

زيادة نقص الأكسجة يمكن أن ينفي الجهود العالمية الأخيرة للحد من انبعاثات الزئبق من خلال جعل الزئبق الموجود بالفعل في البحيرات والمحيطات متاحًا بشكل أكبر لاستيعاب الأسماك.ومع ذلك، استجابة الأسماك لنقص الأكسجة يمكن أن تختلف حسب الفرد والأنواع.يستكشف بحثنا الحالي، الذي ترعاه مؤسسة العلوم الوطنية، كيف يمكن لعدسات عين السمكة، جنبًا إلى جنب مع حصوات الأذن، أن تساعدنا في فصل التعرض للزئبق عن النظام الغذائي ونقص الأكسجة.

ويدرك العلماء على نحو متزايد أن أجزاء الجسم المختلفة للكائنات الحية تعمل بمثابة أرشيفات للماضي.بالنسبة لنا، تعد عدسات العين وأحجار الأذن بمثابة وسيلة رئيسية لفهم الحياة السرية للأسماك الفردية.