C’è di più in una fioritura algale dannosa rispetto alla roba verde nell’acqua che incontra l’occhio – in particolare, un livello di pericolo mutevole delle tossine prodotte dai microbi che compongono il pasticcio schiumoso.
Un nuovo studio che analizza le tossine prodotte da Microcystisil principale tipo di cianobatteri che compongono l’annuale fioritura algale dannosa (HAB) nel lago Erie, suggerisce che la tossicità della fioritura potrebbe essere sovrastimata nei primi mesi caldi e sottovalutata più tardi in estate.
La ricerca fa parte di un grande progetto, guidato dalla Ohio State University, progettato per sviluppare una previsione più accurata della tossicità della proliferazione algale dannosa per il lago Erie.
La tossicità è legata alla concentrazione in fioritura della tossina epatica microcistina, di cui esistono centinaia di varietà dette congeneri definite da piccolissime differenze molecolari. L’analisi ha mostrato che il livello di tossicità dei congeneri più comuni trovati nel lago Erie è fortemente correlato all’azoto: quando c’è più azoto presente nei primi mesi caldi, i congeneri dominanti tendono ad essere della varietà meno tossica. Più avanti nella stagione, quando l’azoto è quasi esaurito, l’equilibrio dei congeneri dominanti cambia in un tipo più tossico.
“I diversi livelli di tossine alla fine influenzeranno la tossicità e gli impatti sulla salute umana. Sappiamo che diverse popolazioni sono più sensibili alle tossine, in particolare quelle che hanno una steatosi epatica non alcolica”, ha affermato Justin Chaffin, ricercatore senior e coordinatore della ricerca. presso l’Ohio State’s Stone Laboratory e autore principale dello studio. “Sapere quali congeneri sono in giro può informare meglio la gestione della spiaggia, informare meglio il trattamento dell’acqua e informare meglio coloro che hanno bisogno di evitare l’acqua quando dovrebbero evitarla”.
La ricerca è stata pubblicata di recente sulla rivista Alghe nocive.
Il lago Erie fornisce acqua potabile a circa 11 milioni di persone negli Stati Uniti e in Canada, e il progetto guidato da Chaffin è orientato allo sviluppo di previsioni di tossicità che preparino al meglio gli operatori degli impianti di trattamento delle acque per la rimozione della microcistina. Un’alta concentrazione della tossina ha travolto un impianto di trattamento delle acque del lago Erie nel 2014, portando alla crisi dell’acqua potabile di Toledo di tre giorni.
Ma non tutti i congeneri della microcistina sono uguali in termini di tossicità. Recenti ricerche hanno dimostrato che il congenere più abbondante e più studiato nel lago Erie, noto come MC-LR, si trova da qualche parte nel mezzo, in termini di tossicità, rispetto ad altri congeneri nella fioritura del lago. In questo studio, Chaffin e colleghi hanno deciso di determinare la posizione e l’abbondanza di questi diversi congeneri per ottenere una migliore gestione delle tendenze della tossicità durante l’intensa stagione estiva.
Il team ha raccolto campioni in 15 siti che si estendono da Maumee Bay al Central Basin da giugno a settembre nel 2018 e nel 2019, concentrandosi sull’identificazione della concentrazione di specifici congeneri di microcistina presenti nel tempo e sui mutevoli livelli di nutrienti nell’acqua.
Insieme al comune congenere MC-LR, si è scoperto che altri due congeneri dominano le popolazioni di microcistina: MC-RR, la cui tossicità è circa un quinto di MC-LR, e MC-LA, stimata in circa 2 1/2 volte più tossico di MC-LR. MC-RR, che è il 17,5% di azoto, era più dominante all’inizio della stagione, quando l’acqua era ricca di azoto, e MC-LA, che è il 10,8% di azoto, dominava più avanti nella stagione, quando i livelli di azoto erano notevolmente diminuiti – – tuttavia, anche la concentrazione totale di microcistina era inferiore in quel momento, il che significa che la tossicità complessiva potrebbe non essere aumentata drasticamente.
Rilevare i congeneri non è facile: richiede attrezzature altamente sofisticate ed è più costoso dello strumento di analisi ELISA che viene abitualmente utilizzato per misurare le microcistine durante la fioritura, motivo per cui le attuali stime di tossicità sono probabilmente sbagliate, ha affermato Chaffin.
“Poiché ELISA misura la concentrazione complessiva, fondamentalmente stai sopravvalutando la tossicità all’inizio dell’estate quando la maggior parte delle microcistine è una forma a bassa tossicità, e poi con l’avanzare dell’estate, la fioritura sta creando forme più tossiche, quindi potresti sottostimare la tossicità ,” Egli ha detto.
Un investimento nella raccolta sistematica di dati sui congeneri potrebbe migliorare gli sforzi di modellazione per prevedere come cambia ogni anno la tossicità dell’HAB nel lago Erie. Chaffin è coautore di un altro studio recente che ha mostrato l’utilizzo di dati sulle concentrazioni di tossine (dalle misurazioni ELISA esistenti che non tengono conto dei congeneri), le correnti d’acqua e l’aumento della fioritura nella produzione di tossine in una simulazione simile a una mappa meteorologica di una settimana hanno migliorato il accuratezza della previsione della microcistina del 79%.
“Abbiamo preso tutti i dati che siamo riusciti a trovare e li abbiamo inseriti in un modello idrodinamico e li abbiamo sottoposti a simulazioni”, ha detto Chaffin. “Quindi, se sai dove sono le tossine oggi e crei una mappa della fioritura come una mappa meteorologica, puoi vedere dove andrà nei prossimi sette giorni. E se aggiungi dati biologici alla simulazione, puoi ottenere un migliore previsione di dove saranno le più alte concentrazioni di tossine.
“Il passo successivo sarebbe quello di unire la posizione della fioritura e la previsione della concentrazione di tossine con diversi congeneri in modo da poter davvero prevedere la tossicità della fioritura. Ma le capacità di laboratorio dovrebbero essere migliorate per renderlo possibile”.
Questo progetto è finanziato dal NOAA National Centers for Coastal Ocean Science, con ulteriore supporto fornito dal National Institutes of Health e dalla National Science Foundation.
Pengfei Xue, professore di ingegneria civile, ambientale e geospaziale presso la Michigan Technological University, è stato autore senior dello studio di modellazione pubblicato nel Giornale di ricerca sui grandi laghi. Coautori del Alghe nocive studio includono Judy Westrick della Wayne State University, Laura Reitz della Bowling Green State University (ora presso l’Università del Michigan) e Thomas Bridgeman dell’Università di Toledo.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
