Het is al lang bekend dat, in de vorm van vrije ionen, zilverdeeltjes kunnen zeer giftig zijn voor in het water levende organismen. Maar tot op de dag van vandaag, er is een gebrek aan gedetailleerde kennis over de doses die nodig zijn om een ​​reactie uit te lokken en hoe de organismen met dit soort stress omgaan. Om meer te weten te komen over de cellulaire processen die in de cellen plaatsvinden, wetenschappers van het Aquatic Research Institute, Eawag, algen onderworpen aan een reeks zilverconcentraties.

Vroeger, zilver kwam vooral in het milieu terecht in de buurt van zilvermijnen of via afvalwater afkomstig van de foto-industrie. Recenter, zilveren nanodeeltjes zijn gemeengoed geworden in veel toepassingen - als ingrediënten in cosmetica, de verpakking van levensmiddelen, ontsmettingsmiddelen, en functionele kleding. Hoewel uit een recent onderzoek van de Zwitserse National Science Foundation blijkt dat het grootste deel van de zilveren nanodeeltjes wordt vastgehouden in afvalwaterzuiveringsinstallaties, er is slechts weinig bekend over de persistentie en de impact van het resterende nanozilver in het milieu.

Undercover infiltreren in het energiemetabolisme

Smitha Pillai van de Eawag Department of Environmental Toxicology en haar collega's van EPFL en ETH Zürich bestudeerden de impact van verschillende concentraties watergedragen zilverionen op de cellen van de groene algen Chlamydomonas reinhardtii . Zilver lijkt chemisch sterk op koper, een essentieel metaal vanwege zijn belang in verschillende enzymen. Daarom, zilver kan de kopertransportmechanismen van de cellen benutten en er undercover in sluipen. Dit verklaart waarom, al na een korte tijd, zilverconcentraties in de intracellulaire vloeistof kunnen oplopen tot duizend keer die in de omgeving.

Een snelle reactie

Omdat zilver belangrijke enzymen beschadigt die betrokken zijn bij het energiemetabolisme, zelfs lage concentraties kunnen de fotosynthese en groeisnelheid halveren in slechts 15 minuten. In dezelfde periode, de onderzoekers ontdekten ook veranderingen in de activiteit van ongeveer 1000 andere genen en eiwitten, die ze interpreteerden als een reactie op de stressor - een poging om door zilver veroorzaakte schade te herstellen. Bij lage concentraties, het fotosyntheseapparaat van de cellen herstelde zich binnen vijf uur, en herstelmechanismen waren voldoende om alle geteste concentraties behalve de hoogste aan te kunnen.

Een aantal onbeantwoorde vragen

Op het eerste gezicht, de resultaten zijn geruststellend omdat de zilverconcentraties waaraan de algen in het milieu worden blootgesteld zelden zo hoog zijn als die in het laboratorium worden toegepast, waardoor ze snel kunnen herstellen - in ieder geval extern. Maar de experimenten toonden ook aan dat zelfs lage zilverconcentraties een significant effect hebben op intracellulaire processen en dat de algen hun energie gebruiken om opgelopen schade te herstellen. Dit kan een probleem vormen wanneer andere stressoren parallel werken, zoals verhoogde UV-straling of andere chemische verbindingen. Bovendien, het blijft tot op de dag van vandaag onbekend of de cellen een actief mechanisme hebben om het zilver uit te pendelen. Bij gebrek aan een dergelijk mechanisme, het zilver zou nadelige effecten kunnen hebben op hogere organismen, aangezien algen onderaan de voedselketen staan.