Watervlooien, of Daphnia , zou kunnen zorgen voor een belangrijk 'vroegtijdig waarschuwingssysteem' voor chemische vervuiling in onze meren en rivieren.

Bovendien, waar het voorkomen van vervuiling heeft gefaald, Daphnia zou kunnen werken als een bioremediatiemiddel om gevaren te helpen verminderen.

Onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Birmingham, hebben een nieuw raamwerk ontwikkeld met behulp van high-throughput 'omics'-technologieën om de effecten van omgevingschemische mengsels - van het type en de concentratie die typisch in het milieu worden aangetroffen - op de biologie van levende organismen te detecteren. De aanpak maakt gebruik van Daphnia om te begrijpen welke chemicaliën giftig kunnen zijn voor andere soorten en hoe. Dit is mogelijk omdat alle dieren, inclusief mensen, genen delen die ten grondslag liggen aan hun reacties op veranderingen in het milieu, inclusief blootstelling aan vervuiling.

De resultaten, gepubliceerd in Environmental Science and Technology, een broodnodige vooruitgang bieden in de manier waarop bestaande en nieuwe risico's van chemische vervuiling worden beoordeeld en beperkt. Het werk kan een aanzienlijke verbetering opleveren in de manier waarop chemicaliën worden gereguleerd.

Veel moderne ziekten zoals kanker en auto-immuunziekten kunnen in verband worden gebracht met chemische vervuiling, maar de veiligheid van chemicaliën wordt momenteel beoordeeld met behulp van verouderde methoden, waarbij één chemische stof tegelijk wordt getest en de gevaren voor mens en milieu afzonderlijk worden bekeken. Een nieuwe aanpak is dringend nodig omdat er minstens 235.000 afzonderlijke chemicaliën en 125.000 niet-gereguleerde chemische mengsels in het milieu zijn.

Terwijl Daphnia al lang worden erkend als een "schildwachtsoort", die wordt gebruikt om blootstellingslimieten voor giftige chemicaliën te identificeren en vast te stellen door middel van regelgeving, breidt het nieuw gepubliceerde kader hun rol aanzienlijk uit en verfijnt het. Het activeert Daphnia om bioactieve componenten in chemische mengsels in de omgeving te detecteren en te voorspellen welke chemicaliën waarschijnlijk schadelijk zijn.

Gebruikmakend van de wetenschap dat alle dieren evolueren van een gemeenschappelijke voorouder, kwantificeert het team de toxiciteit in Daphnia en voorspelt de impact ervan in andere soorten. In dit kader, Daphnia werkt als een kanarie in een kolenmijn en biedt een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor toxiciteit.

Tegelijkertijd laat het team ook zien dat Daphnia stammen die van nature zijn aangepast aan chemische vervuiling, kunnen worden gebruikt als 'verwijderingsmiddelen' om chemicaliën uit water te verwijderen via bioaccumulatie, waardoor de bescherming van de gezondheid van het milieu op een duurzame manier wordt verbeterd.

Het werk is belangrijk omdat chemicaliën die worden geproduceerd in huishoudelijke en industriële processen, maar ook in de landbouw, niet worden geëlimineerd door afvalwaterzuivering en in onze waterwegen terechtkomen. Van daaruit hopen ze zich op via de voedselketen en vinden ze uiteindelijk hun weg naar onze tafels als voedsel en drinkwater.

Het nieuwe raamwerk omvatte de Universiteit van Birmingham, in samenwerking met collega's van Friends of the Muskoka Watershed, in Canada, China Jiliang University en het Alan Turing Institute.

Professor Luisa Orsini, senior-auteur van het artikel, zei:"We hebben een betere diagnose nodig van de impact van chemicaliën op dieren in het wild en mensen, maar ook, wanneer chemicaliën in het milieu zijn gekomen, hebben we een duurzame sanering van hun impact nodig. Daphnia is een kleine schaaldier ter grootte van een rijstkorrel en wordt vaak over het hoofd gezien. Toch zijn ze super overvloedig en kunnen ze een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we chemische vervuiling duurzaam beoordelen en verminderen. Dit zal positieve effecten hebben op de menselijke gezondheid en ziekten helpen voorkomen die verband houden met chemische vervuiling."

Dr. Li, corresponderende auteur van het artikel, zei:"De casestudy die we in de paper rapporteren, laat zien hoe we met behulp van machinaal leren bioactieve verontreinigende stoffen kunnen identificeren in omgevingschemische mengsels die in rivierwateren worden aangetroffen, en doelen voor regelgevers identificeren."

Het team verwacht dat de aanpak die ze hebben ontwikkeld een stapsgewijze verandering in de chemische regelgeving zou kunnen bieden, waarbij chemicaliën doorgaans geïsoleerd en meestal in hoge concentraties worden beoordeeld, waarbij de cumulatieve effecten van lagere doses en van chemische mengsels worden genegeerd.

Een ander belangrijk voordeel van de nieuwe aanpak is dat het de mogelijkheid biedt om het chemisch testen op dieren te verminderen. Het raamwerk laat ook zien dat op de natuur gebaseerde oplossingen een veelbelovend alternatief zijn voor de huidige chemisch/mechanische processen om hergebruik van water mogelijk te maken. De Universiteit van Birmingham leidt een internationaal partnerschap om de beoordeling van chemische veiligheid te verbeteren door gebruik te maken van niet-traditionele, meer ethische modelsoorten en computationele benaderingen. + Verder verkennen

Chemische cocktails veroorzaken gezondheidsrisico's voor kinderen en volwassenen