Secondo una nuova ricerca, le lenti degli occhi dei pesci registrano la loro esposizione nel corso della loro vita al mercurio tossico

L’inquinamento da mercurio rappresenta una minaccia globale per la salute umana, in particolare per i neonati e i bambini piccoli.Esposizione a metilmercurio, un tipo che si forma quando il mercurio si riversa nei laghi e nei corsi d'acqua, può danneggiare lo sviluppo del cervello dei bambini e causare sintomi inclusi disturbi del linguaggio e debolezza muscolare negli adulti che consumano frutti di mare come principale fonte alimentare.Il metilmercurio minaccia anche la salute e la riproduzione pesci e altri animali selvatici.

Gli esseri umani, gli animali e gli uccelli sono esposti al metilmercurio quando mangiano pesce e crostacei.Gli scienziati lavorano da decenni per capire come e quando i pesci accumulano mercurio.Queste informazioni sono fondamentali per valutare i rischi del mercurio nei diversi corpi idrici e paesaggi e per effettuare valutazioni cambiamenti politici volti a ridurre le emissioni di mercurio.

Per decenni, gli scienziati hanno utilizzato le pietre delle orecchie dei pesci, note come otoliti, per ottenere informazioni sulla crescita dei pesci, sulla migrazione, sulla dieta e sui tempi della loro esposizione a determinati inquinanti.Queste minuscole strutture di carbonato di calcio, grandi all’incirca quanto un pisello, si formano all’interno delle orecchie interne dei pesci, dove aiutano a regolare l’udito e l’equilibrio.Gli otoliti possono anche fornire indizi a riguardo come il cambiamento climatico sta influenzando i pesci.

Ma alcuni inquinanti, compreso il mercurio, non sono incorporati negli otoliti.Piuttosto, si legano fortemente ai tessuti che contengono zolfo, come i tessuti muscolari.Ecco perché i tessuti muscolari sono stati storicamente utilizzati per valutare la contaminazione dovuta all’inquinamento da mercurio.

In uno studio appena pubblicato, descriviamo una nuova finestra sull’esposizione nel corso della vita dei singoli pesci al mercurio misurandolo negli occhi del pesce.Questo lavoro sta aprendo nuove possibilità per comprendere l’esposizione dei pesci a questo potente neurotossico.

Indizi nelle orecchie e negli occhi dei pesci

Oggi gli scienziati analizzano l’assorbimento del mercurio nei pesci misurando la quantità di esso che si accumula nell’intero corpo dei pesci, o spesso solo nei filetti, ovvero nei tessuti muscolari.Questo approccio ci dice quanto mercurio il pesce ha accumulato nel corso della sua vita, ma non ci dice specificamente quando nella sua vita il pesce è stato esposto.Manca un timestamp.

Le concentrazioni di mercurio possono variare ampiamente all'interno di una determinata specie ittica.Ad esempio, dal 1991 al 2010, gli Stati Unitirilevati monitor governativi livelli di mercurio nel merluzzo quello era in media di 0,111 parti per milione ma arrivava fino a 0,989 parti per milione, una differenza di nove volte.Ciò suggerisce che oltre ai cambiamenti nelle emissioni di mercurio nel tempo, i movimenti e la dieta di un singolo pesce possono influenzare in modo significativo la sua esposizione.

Nel nostro studio, proponiamo un nuovo metodo che combina le misurazioni dell’invecchiamento degli otoliti e del mercurio nelle lenti degli occhi di un pesce per assegnare l’età alle concentrazioni di mercurio negli occhi dei pesci.Le lenti degli occhi sono costituite da proteine ​​pure, hanno un alto contenuto di zolfo e quindi assorbono facilmente anche il mercurio direttamente dall'acqua o dalla dieta del pesce.

Sembra che il metilmercurio venga assorbito preferenzialmente in alcuni organi, comprese le lenti per gli occhi.A dosi elevate, esso può compromettere la vista dei pesci.

Il nostro approccio inizia con la tecnica consolidata di invecchiare un pesce utilizzando il suo otolite.Man mano che un pesce cresce e invecchia, i suoi otoliti aggiungono strati annuali di carbonato di calcio.Possiamo stimare l’età e i tassi di crescita dei pesci misurando la distanza tra gli strati di crescita annuali, chiamati annuli, proprio come i forestali datano gli alberi misurando gli anelli di crescita nei loro tronchi.

Sappiamo anche che l’occhio di un pesce cresce ad una velocità proporzionale alla crescita del suo otolite.Quindi, nella nostra analisi, applichiamo la distanza proporzionale che abbiamo trovato nell’otolite del pesce al cristallino dell’occhio.Per la nostra specie focale, il Ghiozzo rotondo (Neogobius melanostomus), la relazione lineare tra queste due misurazioni è forte.

Man mano che il cristallino dell'occhio cresce e accumula mercurio, possiamo individuare il momento in cui il pesce è stato esposto utilizzando questa corrispondenza con l'otolite.E poiché il cristallino dell’occhio del pesce cresce a strati nel corso della vita, possiamo seguire la cronologia dell’esposizione nel corso della vita.

Una possibile connessione climatica

Con questo nuovo metodo, possiamo iniziare a tracciare la cronologia dell’esposizione al mercurio di un pesce nel corso della sua vita.E possiamo porre domande su come si svolgono gli eventi della storia della vita, come la migrazione e i cambiamenti nella dieta, o eventi temporali come bassi livelli di ossigeno disciolto nell’acqua in determinati periodi dell’anno, può influenzare i livelli di mercurio dei pesci.

La forza di questo metodo è che fornisce informazioni sui singoli pesci, che sono importanti proprio come per gli esseri umani.I singoli pesci hanno diverse capacità di catturare le prede ed evitare o tollerare lo stress, tutti fattori che possono influenzare la loro crescita e l'esposizione al mercurio.

Inoltre, avere informazioni sull’esposizione al mercurio per tutte le età di un singolo pesce può aiutare a ridurre la necessità di raccogliere grandi campioni di molti pesci di tutte le età, che è il modo in cui gli scienziati tradizionalmente valutano come cambia l’esposizione dei pesci nel corso della loro vita.

Questo nuovo metodo potrebbe anche aiutarci a capire in che modo il cambiamento climatico sta influenzando l’esposizione al mercurio.

Con l’aumento della temperatura dell’acqua, fiumi, laghi, estuari e oceani perdono parte del loro ossigeno disciolto.Questo processo, noto come deossigenazione, è un fattore di stress critico per la vita acquatica.

Quando l’ossigeno in uno stagno o in una baia scende al di sotto di 2 milligrammi per litro, rispetto ai livelli normali di 5-8 milligrammi per litro, si dice che quel corpo idrico sia ipossico – e le condizioni ipossiche possono essere associate a concentrazioni elevate di metilmercurio.Questa perdita di ossigeno è esacerbata da inquinamento da nutrienti – ad esempio, dal deflusso urbano o agricolo.Ma può verificarsi anche negli oceani aperti, lontano dai continenti, a causa del riscaldamento.

L’aumento dell’ipossia potrebbe annullare recenti sforzi globali per ridurre le emissioni di mercurio rendendo il mercurio già presente nei laghi e negli oceani più disponibile per essere assorbito dai pesci.Tuttavia, la risposta dei pesci all’ipossia può variare da individuo a specie.La nostra attuale ricerca, sponsorizzata dalla National Science Foundation, sta esplorando come le lenti fish-eye, insieme agli otoliti, possono aiutarci a distinguere l’esposizione al mercurio dalla dieta e dall’ipossia.

Gli scienziati riconoscono sempre più spesso che varie parti del corpo degli organismi funzionano come archivi del passato.Per noi, le lenti degli occhi e gli otoliti rappresentano uno strumento chiave per comprendere la vita segreta dei singoli pesci.