Χρήστης:Bimaria/πρόχειρο

Εκτίμηση της χρήσης των βιομαρτύρων στα υδρόβια φυτά για την αξιολόγηση της ποιότητας του περιβάλλοντος

Η χρήση των υδρόβιων φυτών ως βιοδείκτες αποτελεί ένα αναντικατάστατο εργαλείο εξέτασης στις οικολογικές έρευνες που σχετίζονται με τη διατήρηση μεταβατικών ή παράκτιων οικοσυστημάτων. Σήμερα, τέτοιες έρευνες εργαστηριακές ή πεδίου σε υποβυθιζόμενα ολοκληρωτικά ή μερικώς υδρόβια φυτά κυρίως σε οικοσυστήματα λιμνοθαλασσών ή εκβολών ποταμών έχουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα όσον αφορά την ικανότητα τους να λειτουργούν ως βιο-καταγραφείς της ποιότητας του περιβάλλοντος. Η φωτοσυνθετική δράση, οι δευτερογενείς μεταβολίτες, οι πρωτεΐνες θερμικής καταπληξίας, τα ένζυμα αποτοξίνωσης, και οι οξειδωτικοί βιομάρτυρες στρες είναι δυνατόν να μετρηθούν σε ποικίλες περιπτώσεις πίεσης, όπως π.χ. φως, θερμότητα, αλατότητα, ρυπογόνες ενώσεις. Οι περισσότεροι από αυτούς φαίνεται να είναι πολύ αξιόπιστοι και πρώιμοι δείκτες των περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως αποδεικνύεται από τα πειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί στο θαλάσσιο αγγειόσπερμο Posidonia oceanica. Παραταύτα, κανένα δεν μπορεί από μόνο του να χρησιμοποιηθεί ως αξιόπιστη λύση, και μόνο μια πολυπαραμετρική προσέγγιση, στην οποία περιλαμβάνονται τόσο «φυσιολογικοί» βιοδείκτες, βιοδείκτες γενικής πίεσης, καθώς και πιο εξειδικευμένοι βιοδείκτες μπορούν να παρέχουν μια αξιόπιστη διάγνωση. Διάφορες μελέτες, στο πεδίο, που έχουν πραγματοποιηθεί σχετικά με τη χρήση της μεγάλης ποικιλίας υδρόβιων φυτών ως βιολογικοί-ενδείκτες της ρύπανσης από μέταλλα, έχουν δείξει ότι ενώ είναι είδη αυτά αντανακλούν την ποιότητα του περιβάλλοντός τους και αποτελούν ένα καλό εργαλείο εξέτασης. Επειδή όμως ανταποκρίνονται με υστέρηση, περιορίζεται η χρησιμότητά τους ως βιο-καταγραφείς περιβαλλοντικών αλλαγών βραχείας περιόδου (ημερήσιες έως μηνιαίες). Αυτό οδήγησε τους ερευνητές να εστιάσουν στη χρήση των αρχικών (πρώιμων) συμπτωμάτων, δηλαδή χρήση βιομαρτύρων, που δρουν σε κυτταρικό, μοριακό και βιοχημικό επίπεδο και προκαλούνται από χημικούς ρύπους και είναι μετρήσιμοι στα βιολογικά συστήματα, όπως ιστοί, κύτταρα και βιολογικά υγρά. Οι βιομάρτυρες είναι ευρύτερα διαφορετικοί τόσο σε σημασία, όσο και ορολογία, όπως δηλαδή κατατάσσονται σε βιομάρτυρες έκθεσης, αποτελέσματος, πίεσης, αλλαγής. Ωστόσο, μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες απόκρισης: σε βιομάρτυρες έκθεσης και βιομάρτυρες πίεσης ή καταπόνησης. Η χρησιμοποίηση τους σε προγράμματα καταγραφής για την ποιότητα του περιβάλλοντος είναι ολοένα και συχνότερη. Σε αντίθεση με την απλή καταγραφή των ρύπων που βιοσυσσωρεύονται στους ιστούς, οι βιομάρτυρες μπορούν να παρέχουν μια πιο ολοκληρωμένη και πληροφόρηση για τη πιθανή επίδραση των τοξικών ρύπων στην υγεία των οργανισμών. Οι βιομάρτυρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώιμα σήματα προειδοποίησης γενικής ή ειδικής καταπόνησης. Από χρονική άποψη, οι βιομάρτυρες μπορούν να παρέχουν ενδείξεις της δυναμικής των πρότυπων αλλαγής της ποσότητας των βιο-διαθέσιμων ρυπαντών. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι μετρήσεις πρέπει να αφορούν διαφορετικούς βιομάρτυρες την ίδια χρονική στιγμή και στον ίδιο οργανισμό, έτσι ώστε να επιτρέπεται η σχετική προσέγγιση της αξιολόγησης των επιδράσεων των ρυπαντών στα διαφορετικά άτομα. Η έρευνα με χρήση βιομαρτύρων συχνά πραγματοποιείται για όλο το φυτό ή μόνο στα φύλλα και έτσι η πληροφόρηση για την απόκριση των υπόλοιπων φυτικών τμημάτων στην καταπόνηση είναι σχετικά μικρή. Ωστόσο, αυτές οι αποκρίσεις μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές, ανάλογα με το βαθμό της έκθεσης και το φυσιολογικό ρόλο των διαφορετικών τμημάτων των φυτών. Οι κύριοι βιομάρτυρες που εξετάζονται είναι ‘μετρήσιμες αποκρίσεις’ οι οποίες εμφανίζονται στην φωτοσυνθετική δραστηριότητα, στις ενζυματικές διεργασίες θρέψης, στη σύνθεση των δευτερογενών μεταβολιτών, στους οξειδωτικούς στρεσογόνους μηχανισμούς, και/ή στους μηχανισμούς αποτοξίνωσης. Χαρακτηριστικοί βιομάρτυρες μπορεί να είναι: 1) Το περιεχόμενο χλωροφύλλης ή ο φθορισμός της χλωροφύλλης, τα οποία επισημαίνουν την καταπόνηση από ένα μόνο ή από συνδυασμό διαφορετικών περιβαλλοντικών παραγόντων και αφορούν συνολικά μεταβολές στην φωτοσυνθετική διεργασία. 2) Η συγκέντρωση των φωτοσυνθετικών χρωστικών, τα οποία γενικά επιβεβαιώνουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων του φθορισμού της χλωροφύλλης. Περιλαμβάνουν κυρίως μετρήσεις στο λόγο συγκέντρωσης χλωροφύλλης/καροτενοειδών, αφού τα καταπονημένα φυτά τείνουν να αυξήσουν τη συγκέντρωση των καροτενοειδών, έτσι ώστε να αποτρέψουν τον σχηματισμό ελευθέρων ριζών. 3) Η ενζυμική δράση που σχετίζεται με τα θρεπτικά συστατικά των φυτών, όπως η αφομοίωση του αζώτου (π.χ. γλουταμινική συνθετάση (GS), η νιτρική αναγωγάση (NR)) και του φώσφορου (π.χ. αλκαλική φωσφατάση), αποτελούν ενδιαφέροντες βιομάρτυρες για την επισήμανση της θρεπτικής έλλειψης των φυτών κάτω από στρεσογόνες συνθήκες, επειδή ο μεταβολισμός της θρέψης των φυτών επηρεάζεται από ποικίλους στρεσογόνους παράγοντες. 4) Οι πρωτεΐνες θερμικής καταπληξίας (Heat shock proteins) με περισσότερο χρησιμοποιημένη, την ΗSP70, αποτελούν βιομάρτυρες ρύπανσης, καθώς όλοι οι οργανισμοί ανταποκρίνονται στο στρες σε κυτταρικό επίπεδο με τη ταχεία σύνθεση μικρού αριθμού πρωτεϊνών του στρες και την ταυτόχρονη αναχαίτηση της κανονικής πρωτεϊνικής σύνθεσης. Ωστόσο, η HSP70, ερευνητικά έχει χρησιμοποιηθεί αποκλειστικά σε ζώα. 5) Οι φαινολικές ενώσεις, μεταξύ των δευτερογενών μεταβολιτών έχουν ευρύτατα χρησιμοποιηθεί ως βιομάρτυρες, γιατί έχουν μεγάλη σημασία στην προστασία των φυτικών ειδών ανεξάρτητα από το γεγονός ότι δεν αντιπροσωπεύουν την πρωταρχική λειτουργία στις φυσιολογικές διεργασίες. Οι φαινολικές ενώσεις διαδραματίζουν ένα σημαντικό οικολογικό ρόλο και η σύνθεσή και αποθήκευσή τους θεωρούνται καλοί δείκτες στρες, όπως τέτοιες είναι η βόσκηση, η μόλυνση από μικρο-οργανισμούς και ο δια- και ενδο-ανταγωνισμός των ειδών. 6) Βιοδείκτες οξειδωτικού στρες. Περιλαμβάνονται: (α) η δημιουργία οξειδωτικής έκρηξης (ROS), η οποία προσδιορίζει μηχανικό στρες, (β) η δημιουργία υπεροξείδωσης λιπιδίων, η οποία προσδιορίζει μόλυνση από μικρο-οργανισμούς, (γ) η επαγωγή καταλάσης, υπεροξειδάσης, SOD, GR δραστηριότητες. Τα θειοβαρβιτουρικά και η συγκέντρωση των αντιδραστικών οξέων (TBARS) είναι ένας ενδιαφέροντας βιοδείκτης μεταλλο-επαγόμενου οξειδωτικού στρες, (δ) Τα αντιοξειδωτικά ένζυμα, (ε) τα αντιοξειδωτικά μόρια. 7) Βιομάρτυρες αποτοξίνωσης στους οποίους περιλαμβάνονται οι φυτοελατίνες και τα ένζυμα βιομετατροπής.

Συμπερασματικά, οι βιομάρτυρες φωτοσυνθετικής δράσης (φθορισμός της χλωροφύλλης και η συγκέντρωση φωτοσυνθετικών χρωμάτων), οι μάρτυρες του οξειδωτικού στρες φαίνεται να προσφέρουν ενθαρρυντικά αποτελέσματα και να μπορούν να προσδιορίσουν το επίπεδο της διαταραχής του οικοσυστήματος αλλά και της υγείας των οργανισμών. Έτσι φαίνεται ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τις αλλαγές στην ποιότητα του νερού ακόμη και από τα αρχικά στάδια. Αντίθετα, οι μελέτες στο HSPs δεν παρέχουν ακόμη ενθαρρυντικά αποτελέσματα όσον αφορά την χρησιμότητά τους ως βιομάρτυρες.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ferrat, L., Pergent-Martini, C., Roméo, M. 2003. Assessment of the use of biomarkers in aquatic plants for the evaluation of environmental quality: application to seagrasses. Aquatic Toxicology, 65, 187-204.