In de wereld van vandaag, waar vervuiling en vervuiling vaak een negatieve impact hebben op onze natuurlijke hulpbronnen, het is van vitaal belang om regelmatig en gereguleerd testen van chemicaliën te handhaven, toxines, of andere vormen van besmetting. Echter, om dit goed te kunnen doen, we hebben de juiste tools en methoden nodig, zodat we kunnen herkennen wanneer de omstandigheden niet ideaal zijn.

Aquatische ecosystemen testen

Zoetwaterecosystemen zijn bijzonder belangrijk om te monitoren, aangezien ze de belangrijkste drinkwaterbron vormen voor mensen en andere organismen, maar ook als de thuisbasis van een enorme diversiteit aan aquatische soorten. Het is ook belangrijk om de waterkwaliteit regelmatig te beoordelen om ervoor te zorgen dat waterlichamen binnen de verwachte milieugezondheidsnormen blijven.

Er zijn veel methoden om de waterkwaliteit te testen. Bijvoorbeeld, onderzoek naar de gezondheid van microalgen - eencellige, fotosynthetiserende organismen, kan ons veel vertellen over de aanwezigheid van verontreinigingen. Microalgen staan ​​aan de basis van de aquatische voedselketen, dus veranderingen in de overvloed van deze soort of hun voortplantingssnelheden, effecten kunnen hebben hoger in de voedselketen en mogelijk de productiviteit van het hele ecosysteem verstoren. Toxiciteitstests voor microalgen zijn vereist om de toxiciteit van potentieel gevaarlijke stoffen in het aquatisch milieu te analyseren, deze tests illustreren echter vaak niet hoe toxines de microalgencellen fysiek beïnvloeden.

Veel microalgensoorten leven in zoetwaterecosystemen, de groene microalg Raphidocelis subcapitata is echter een van de meest gebruikte in zogenaamde bioassays (de beoordeling van de concentratie of potentie van een stof door zijn effecten op levende cellen of weefsels). Zoals de meeste microalgen, R. subcapitata heeft een korte generatietijd, wat betekent dat nieuwe cellen snel worden gerepliceerd, en is gemakkelijk te kweken in het laboratorium. Momenteel, de meeste toxiciteitsbioassays van microalgen gebruiken groei en levensvatbaarheid van de cellen als indicatoren voor toxiciteit in hun omgeving. Hoewel deze parameters aangeven hoe het met de microalgenpopulatie gaat en ecologisch relevant zijn, ze geven geen informatie over hoe verontreinigingen specifieke biologische processen in de algencellen verstoren. Voor wetenschappers, regelgevers, en natuurbeschermer, een meer gedetailleerde meting van de gezondheid van individuele algencellen kan vroege waarschuwingssignalen geven van mogelijke gevaarlijke besmetting, waardoor de monitoringinspanningen aanzienlijk worden verbeterd in vergelijking met de gebruikelijke populatiegebaseerde parameters.

Aangezien de gezondheid van het milieu cruciaal is voor de ontwikkeling van deze microalgen, het is belangrijk om te begrijpen hoe verschillende soorten verbindingen een fysiologische reactie in cellen veroorzaken, en welke biologische processen kunnen worden beïnvloed. In samenwerking met de Universiteit van Osijek in Kroatië, wetenschappers van het Norwegian Institute of Water Research (NIVA) ontwikkelden een model om de effecten van verbindingen in verschillende commercieel verkrijgbare flessenwater op verschillende cellulaire processen van R. subcapitata te identificeren. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Wetenschap van de totale omgeving . R. subcapitata werd gekweekt in acht in de handel verkrijgbare flessenwater (vier uit Noorwegen, vier uit Kroatië) voor maximaal 72 uur. Aan het einde, algencellen werden bemonsterd en geanalyseerd op veranderingen in groei, celgrootte en complexiteit, pigmentdichtheid, DNA-inhoud, levensvatbaarheid van de cellen, evenals het vermogen om fotosynthese uit te voeren. De parameters werden vergeleken tussen de verschillende flessenwater, en naar een controle, gekweekt in een gestandaardiseerd groeimedium dat ook wordt gebruikt in algenbioassays.

De wateren testen

Voordat u ze gebruikt om algen te kweken, chemische analyse van de verschillende gebottelde wateren bracht een duidelijk onderscheid aan het licht tussen de Noorse en Kroatische wateren in termen van minerale samenstelling. Terwijl de Noorse wateren een chemische samenstelling hadden die hen classificeerde als "zachte" wateren, de Kroatische wateren waren "matig hard" of "hard". Dit verschil in minerale samenstelling had effecten op de algehele gezondheid van de microalgencellen die in elk type water werden gekweekt.

Zoals het blijkt, de chemische samenstelling van de Noorse wateren zorgde ervoor dat de microalgen gelijkaardig of beter groeiden dan de controlegroep. Celgrootte en complexiteit, die beide een indicatie zijn van hoe goed een cel zich ontwikkelt, waren vergelijkbaar tussen microalgen gekweekt in Noorse wateren en de controle. Algemeen, de R. subcapitata-culturen die werden gekweekt in Noorse flessenwater leken in goede gezondheidstoestand te verkeren volgens de verschillende gebruikte analyse-instrumenten.

Omgekeerd, de microalgen die in flessenwater uit Kroatië werden gekweekt, groeiden niet zo goed als de Noorse en bleken half zo goed te groeien als de controle. Er was ook een omgekeerde correlatie tussen groeisnelheid en pigmentgehalte in de cellen, wat betekent dat hoe lager de groeisnelheid, hoe meer pigment ze hadden. Hoewel dit een positief effect lijkt, hogere pigmentatieniveaus zijn eerder waargenomen bij microalgen die zijn aangetast door metaaltoxiciteit in een verontreinigde omgeving. Dus, de bevindingen hier zouden erop kunnen wijzen dat de microalgen in de Kroatische wateren reageerden op de verschillende essentiële elementen die in deze wateren aanwezig zijn. Hoewel deze chemicaliën nodig zijn om microalgen te laten groeien, ze kunnen schadelijke effecten hebben als ze in hoge concentraties aanwezig zijn. Naast de lagere groei, celgrootte en complexiteit namen ook af in microalgen gekweekt in Kroatisch water, net als de levensvatbaarheid van de cellen.

"Algemeen, de studie toont aan dat flessenwater uit Kroatië een armer medium is om microalgen te kweken, of in ieder geval de soort R. subcapitata, in vergelijking met Noorse flessenwater, " zegt Ana Catarina Almeida, onderzoeker bij het NIVA en eerste auteur van het artikel.

De wetenschappers voerden ook een doelgerichte screening uit van de verschillende gebottelde watermonsters tegen een brede lijst van 1442 verbindingen (voornamelijk farmaceutische, pesticiden en illegale drugs). De kwalitatieve analyse van monsters tegen de chemicaliën die aanwezig zijn in de bibliotheek van verbindingen vond geen positieve overeenkomsten, bevestigen dat zowel de Kroatische als de Noorse wateren veilig zijn voor consumptie.

"Onze studie benadrukt het belang van het gebruik van de juiste hulpmiddelen en het hebben van een correct model om de gezondheid van verschillende organismen te beoordelen, ’ besluit Almeida.

Het toegenomen detail waarmee de wetenschappers de algencellen konden observeren, laat zien hoe belangrijk het is om deze parameters te onderzoeken, evenals de op de bevolking gebaseerde die gewoonlijk worden uitgevoerd. Op het oppervlak, de twee groepen gebotteld water lijken van vergelijkbare kwaliteit te zijn voor het kweken van algen, maar bij het bestuderen van de fysieke processen die plaatsvinden in de individuele cellen, het wordt duidelijk dat ze anders zijn. Dit onderscheid kan helpen bij het behoud van aquatische milieus, aangezien de algen als schildwachten kunnen fungeren, wijzen op de aanwezigheid van verontreiniging en vervuiling voordat de effecten zich hoger in de voedselketen ophopen.