De biologische vorming van neurotoxisch methylkwik is een raadselachtig proces dat ten grondslag ligt aan kwikgerelateerde gezondheids- en milieurisico's. Hoe dan ook, de exacte mechanismen en de factoren die het proces beheersen, zijn nog steeds niet goed begrepen. In een gezamenlijke inspanning, onderzoekers van Uppsala en Umeå University laten nu zien dat de vorming van methylkwik in sediment wordt gecontroleerd door de moleculaire samenstelling van de organische stof. De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Onderzoekers proberen het wijdverbreide voorkomen van kwik (Hg) in het milieu te begrijpen, en vooral bij vissen, vanwege de schadelijke effecten van kwikverbindingen op de gezondheid van mensen en andere dieren. Het is voornamelijk de gemethyleerde vorm van kwik (methylkwik) die zich ophoopt in aquatische voedselwebben. Blootstelling aan methylkwik, voornamelijk door visconsumptie, kan het zenuwstelsel aantasten, reproductief, en immuunsysteem van gewervelde dieren, inclusief vis, vogels, en mensen.

Het is algemeen bekend dat bepaalde bacteriën en archaea het vermogen hebben om anorganisch kwik om te zetten in methylkwik. De transformatie vindt plaats onder de zuurstofbeperkte omstandigheden die doorgaans worden aangetroffen in wetlands en sedimenten, maar wetenschappers weten nog steeds niet hoe kwikmethylering wordt gecontroleerd en beïnvloed door de heersende omgevingsomstandigheden. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie van de Universiteit van Uppsala en Umeå toont aan dat de moleculaire samenstelling van de organische stof in het sediment een centrale rol speelt bij de methylering van kwik.

"De studie vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van een beter begrip van de processen op moleculair niveau die de methylkwikniveaus in boreale meren op wereldwijde schaal beheersen. De nieuwe informatie kan ook een beter opgeloste en robuustere mapping en modellering mogelijk maken van kwikgerelateerde gezondheidsrisico's die verband houden met aan aquacultuur en visserij, " zegt Andrea Garcia Bravo, postdoctoraal onderzoeker bij het Limnology-programma aan de Universiteit van Uppsala en hoofdwetenschapper voor de studie.

Het onderzoek is het resultaat van een samenwerking tussen de onderzoeksgroepen van Stefan Bertilsson aan de universiteit van Uppsala en Erik Björn aan de universiteit van Umeå. Door de transformatie van isotoop-gelabelde kwikverbindingen te volgen, de onderzoekers konden de methylering van kwik in sedimenten van verschillende Zweedse meren meten. Vervolgens, de moleculaire samenstelling van de organische stof van het sediment werd bepaald met een nieuwe pyrolyse-massaspectrometriemethode ontwikkeld door co-auteur Julie Tolu.

"Het is algemeen bekend dat de organische stof de belangrijkste energiebron is voor de organismen die kwikmethylering uitvoeren, maar de sterke koppeling tussen specifieke organische verbindingen en kwikmethyleringssnelheden verraste ons, " zegt Erik Björn, universitair hoofddocent bij de afdeling Scheikunde aan de Universiteit van Umeå.

De resultaten tonen aan dat organische verbindingen afkomstig van fytoplankton (bijvoorbeeld van cyanobacteriën) gekoppeld zijn aan hoge kwikmethylering. In tegenstelling tot, koolstofverbindingen uit het stroomgebied hebben dit stimulerende effect niet.

"In plaats daarvan, de aanwezigheid van dergelijke organische verbindingen in de sedimenten houdt verband met de invoer van grote hoeveelheden methylkwik gevormd in de omringende bodems en wetlands, " legt Stefan Bertilsson uit, Professor aan de Universiteit van Uppsala.