Τα επίπεδα χαλκού επηρεάζουν τους γονάδες και την ανάπτυξη των απογόνων για τους θηλυκούς αχινούς
Τα παράκτια οικοσυστήματα, ειδικά κοντά σε πυκνοκατοικημένες περιοχές, συχνά επηρεάζονται από τη ρύπανση, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, που εισέρχονται στη θάλασσα μέσω της απορροής. Ο χαλκός είναι ένα κοινό συστατικό της μολυσμένης απορροής, που προέρχεται από ποικίλες πηγές, όπως οικοδομικά υλικά, χρώματα και συντηρητικά ξύλου, αλγοκτόνα και τακάκια φρένων.
Η έκθεση των θαλάσσιων ειδών στον χαλκό και άλλα μέταλλα μπορεί να έχει επιπτώσεις στην υγεία τους με μακροχρόνιες συνέπειες, και μία από τις κατευθύνσεις που οδήγησε η έρευνα πρόσφατα είναι να κατανοήσουμε καλύτερα όχι μόνο πώς η έκθεση στη ρύπανση των ακτών επηρεάζει άμεσα τα άτομα που επηρεάζονται περιβάλλον, αλλά και τους απογόνους τους.
Είναι από καιρό γνωστό ότι η έκθεση σε μέταλλα που μεταδίδονται στο νερό μπορεί να βλάψει τα αυγά και να μειώσει την επιτυχία της γονιμοποίησης στα υδρόβια ζώα. Τα ασπόνδυλα χρησιμοποιούνται επίσης συχνά ως είδη «βιο-δείκτες» σε προγράμματα περιβαλλοντικής παρακολούθησης για την ανίχνευση της ρύπανσης στο πεδίο, επειδή τα μέταλλα μπορούν να συσσωρευτούν στους γονάδες και σε άλλους ιστούς. Ωστόσο, οι σχέσεις μεταξύ της ρύπανσης στο νερό, της επιβάρυνσης μετάλλων στις ενήλικες γονάδες και των επιπτώσεων στους απογόνους τους είναι άγνωστες. Επιπλέον, υπάρχουν στοιχεία από ορισμένα είδη ότι η έκθεση των γονέων σε μεταλλικούς ρύπους στην πραγματικότητα αυξάνει την ανοχή των απογόνων τους στον ίδιο ρύπο αργότερα. Έτσι, οι επιπτώσεις της έκθεσης των γονέων στη ρύπανση μπορεί μερικές φορές να είναι θετικές για την επόμενη γενιά.
Οι αχινοί είναι κοινά παράκτια είδη και χρησιμοποιούνται συχνά ως βιοδείκτες. Διαδραματίζουν επίσης κυρίαρχο οικολογικό ρόλο στις κοινότητές τους, επομένως είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τους πληθυσμούς τους. Σε μια πρόσφατη εργασία (Phillips and Rouchon 2018) εξετάσαμε αυτές τις ιδέες εκθέτοντας ενήλικες αχινούς σε αυξημένο χαλκό στο θαλασσινό νερό (παρόμοιο με ένα πολύ μολυσμένο περιβάλλον) για ένα μήνα, μαζί με αυτούς που παρέμειναν σε καθαρό θαλασσινό νερό. Στη συνέχεια γεννήσαμε αρσενικά και θηλυκά από αυτές τις δύο θεραπείες και τα γονιμοποιήσαμε μεταξύ τους και με συντρόφους στην αντίθετη θεραπεία. Αυτά τα πειράματα λίπανσης έγιναν επίσης είτε σε καθαρό είτε σε μολυσμένο θαλασσινό νερό. Η προσδοκία μας ήταν ότι εάν η έκθεση των γονέων στον χαλκό προσέδιδε αντίσταση στον χαλκό στους απογόνους τους, τότε τα έμβρυα στο μολυσμένο με χαλκό νερό θα έπρεπε να είναι καλύτερα εάν προέρχονταν από γονείς εκτεθειμένους σε χαλκό παρά από γονείς που ήταν σε καθαρό θαλασσινό νερό.
Διαπιστώσαμε ότι η έκθεση σε αυξημένο χαλκό στο θαλασσινό νερό για ένα μήνα αύξησε τον χαλκό στους γονάδες ανδρών και θηλυκών και μείωσε το μέγεθος των γονάδων σχεδόν στο μισό. Υπήρχε μια αρνητική σχέση μεταξύ του μεγέθους του ενήλικα και της επιβάρυνσης του χαλκού, έτσι ώστε τα μικρότερα ζώα είχαν υψηλότερη επιβάρυνση μετάλλων.
Βρήκαμε επίσης ότι αν και η γονιμοποίηση δεν επηρεάστηκε από την έκθεση των γονέων ή των γαμετών στον χαλκό, η φυσιολογική ανάπτυξη των προνυμφών και το μέγεθος της προνύμφης τέσσερις ημέρες μετά τη γονιμοποίηση επηρεάστηκαν έντονα από την ποσότητα χαλκού στις θηλυκές γονάδες, έτσι ώστε οι θηλυκοί αχινοί με υψηλότερα φορτία χαλκού παρήγαγαν πιο ανώμαλα και μικρότερες προνύμφες. Είναι ενδιαφέρον, και απροσδόκητα, αυτό ήταν ένα δοσοεξαρτώμενο αποτέλεσμα. Με άλλα λόγια, υπήρχε μεγάλη μεταβλητότητα στην ποσότητα του χαλκού σε γονάδες αχινών που βρίσκονταν δίπλα δίπλα στο ίδιο μολυσμένο περιβάλλον για ένα μήνα. Μερικοί είχαν παρόμοιες ποσότητες χαλκού με εκείνες που ήταν σε καθαρό θαλασσινό νερό, και μερικοί είχαν σχετικά υψηλά επίπεδα χαλκού. Εάν ο χαλκός στις γονάδες ήταν αυξημένος πάνω από ένα όριο, υπήρχε ξαφνική πτώση στην επιτυχία των απογόνων από αυτές τις μητέρες, αλλά εάν η ποσότητα χαλκού στις γονάδες τους ήταν κάτω από αυτό το όριο (είτε ήταν σε μολυσμένο νερό είτε όχι ) τότε οι απόγονοί τους είχαν μεγάλη πιθανότητα να αναπτυχθούν φυσιολογικά.
Έτσι, στο πείραμά μας, η κυρίαρχη επίδραση στην ανάπτυξη των προνυμφών δεν ήταν ο χαλκός στο περιβάλλον ως τέτοιος, αλλά το φορτίο χαλκού σε γονάδες μεμονωμένων μητέρων, με τις μικρότερες μητέρες γενικά σε χειρότερη κατάσταση. Επίσης, δεν βρήκαμε στοιχεία υπέρ ή κατά της γονικής έκθεσης στον χαλκό που προσδίδει αντίσταση στους απογόνους τους, και επίσης δεν υπάρχουν στοιχεία ισχυρών πατρικών επιπτώσεων.
Η μελέτη μας έδειξε μια ισχυρή επίδραση της μητρικής έκθεσης στη ρύπανση από χαλκό στην απόδοση των απογόνων που μεσολαβούνταν από μεμονωμένα χαρακτηριστικά των θηλυκών. Αυτό σημαίνει ότι η γνώση των ευρείας κλίμακας επιπέδων περιβαλλοντικής ρύπανσης (δηλαδή πόσο ρύπος βρίσκεται στο νερό), είναι μόνο ένα μέρος της εικόνας. Για να κατανοήσουμε τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της ρύπανσης στους θαλάσσιους πληθυσμούς, πρέπει να λάβουμε υπόψη τον υψηλό βαθμό μεταβλητότητας μεταξύ των ατόμων στις αντιδράσεις στη ρύπανση και πώς αυτές οι αντιδράσεις επηρεάζουν την επιτυχία της επόμενης γενιάς.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Μια δοσοεξαρτώμενη σχέση μεταξύ του φορτίου χαλκού στους γονάδες των θηλυκών αχινών και της αναπτυξιακής βλάβης των απογόνων τους, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Marine Environmental Research. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη Nicole E. Phillips και Agnes M. Rouchon από το Πανεπιστήμιο της Βικτώριας του Ουέλινγκτον.
