Nuevo ensayo para evaluar mejor el impacto ambiental de las sustancias

Los investigadores del Centro Senckenberg de Investigaciones sobre la Diversidad Biológica y el Clima y del Centro LOEWE de Genómica Translacional de la Diversidad Biológica esperan aumentar la fiabilidad de las pruebas de impacto ambiental de las sustancias. Con este fin, desarrollaron una prueba que investiga si las sustancias pueden causar cambios hereditarios en el genoma de organismos multicelulares como los insectos. Los científicos utilizan una combinación de enfoques experimentales para criar varias generaciones de insectos y métodos bioinformáticos para analizar el genoma secuenciado completo de los organismos. En el futuro, los investigadores quisieran que esta prueba se convirtiera en una nueva prueba estándar adicional, como se informa en la revista "Environmental Pollution".

El cadmio se utiliza en la producción de fertilizantes y baterías y actualmente aparece de forma negativa como contaminante del agua. Los científicos del Centro Senckenberg de Investigaciones sobre la Diversidad Biológica y el Clima y del Centro LOEWE de Genómica Translacional de la Diversidad Biológica (LOEWE-TBG) han investigado si las concentraciones de esta sustancia que generalmente se consideran realistas en la naturaleza pueden causar mutaciones en la línea germinal de los organismos multicelulares. Tales cambios en el material genético de las células son consecuencias a largo plazo con un amplio alcance, ya que son heredables. Por el contrario, las concentraciones de una sustancia que son tóxicas afectan principalmente al organismo único que está directamente expuesto a la sustancia.

Los investigadores trabajaron con mosquitos quironómidos de la especie Chironomus riparius para modelar organismos multicelulares. Los insectos fueron expuestos a una baja pero relevante concentración de cadmio en el medio ambiente durante varias generaciones. "Sorprendentemente, nuestro análisis reveló que esta concentración de cadmio no causa ninguna mutación en la línea germinal de los quironómidos. Esto es más o menos lo contrario de lo que se ha asumido anteriormente sobre la base de las actuales pruebas de impacto ambiental. Según ellos, esta concentración de cadmio se considera mutagénica en organismos multicelulares", dice la Dra. Halina Binde Doria, la jefa del estudio en el LOEWE-TBG.

Las evaluaciones de impacto ambiental son obligatorias antes de la aprobación de las sustancias y también prueban el potencial de las sustancias para causar mutaciones. Sin embargo, la prueba de mutagenicidad sólo se lleva a cabo en bacterias o en cultivos celulares generados en un laboratorio. "Sin embargo, un gran porcentaje de la biodiversidad consiste en animales multicelulares cuya complejidad no se refleja en esta prueba. Por ejemplo, las células de los organismos multicelulares tienen diferentes mecanismos de reparación, lo que da a las sustancias nocivas diferentes puntos de ataque. Por lo tanto, nuestro estudio muestra que las pruebas de mutagenicidad actuales no son fiables", explica el profesor Markus Pfenninger del Centro Senckenberg de Investigación sobre la Biodiversidad y el Clima y el LOEWE-TBG.

Una nueva prueba demostrada por Doria y Pfenninger sobre los quironómidos tiene como objetivo resolver este problema observando el genoma completo de los organismos multicelulares. "Trabajamos con insectos, ya que constituyen el 90 por ciento de todas las especies animales. Con nuestro método, criamos numerosas generaciones en un corto período de tiempo y las exponemos a las sustancias", explica Doria. Además, los investigadores mejoraron la evaluación a través de la bioinformática y desarrollaron un pipeline, es decir, una serie de protocolos de búsqueda llevados a cabo en sucesión, que detectan de forma fiable las mutaciones de la línea germinal en el genoma de los organismos multicelulares.

Cada año se registran en la Unión Europea entre 50.000 y 100.000 sustancias químicas. Esas sustancias, si se someten a prueba, sólo están sujetas a la prueba de mutagenicidad actual. "Si seguimos así, introducimos en la naturaleza sustancias cuyo impacto ecológico total desconocemos. A largo plazo, esperamos establecer nuestra prueba como una nueva prueba estándar en las evaluaciones de impacto ambiental. De este modo, el riesgo de las nuevas sustancias podría evaluarse de forma exhaustiva, fiable y económica, y sólo podríamos permitir concentraciones de sustancias que no sean tóxicas ni mutagénicas para los organismos unicelulares y multicelulares por igual", añade Pfenninger. La prueba desarrollada por Doria y Pfenninger apoya el objetivo de LOEWE-TBG de traducir los resultados de la investigación básica de la genómica de la biodiversidad en aplicaciones que beneficien a la sociedad.