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CONSEJO SUPERIOR DE
INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS


Impacto biológico de la biorremediación Bioquímica Fisiología

Ensayos de biorremediación en la Isla de Sálvora.

II: Bioseguridad. Enfoque bioquímico y metabólico

 

Instituto de Investigacións Mariñas (CSIC). Vigo
Grupo de Fisiología, nutrición y cultivo de moluscos - M.J.F.Reiriz y U.Labarta

 

Informe. Evaluación del efecto potencial de la biorremediación sobre el mejillón ( M. galloprovincialis ) , como especie indicadora.

Grupo de Fisiología, Nutrición y Cultivo de Moluscos (IIM.CSIC)

El mejillón, por su condición sésil y su capacidad filtradora, es un excelente indicador de los niveles de contaminación presentes en su medio, que puede evaluarse en función de variables relacionadas con el metabolismo energético y/o composición bioquímica con especial incidencia en el estudio de clases de lípidos (estructurales y energéticos) . Con este objetivo, en la zona de escorrentía del área tratada en los procesos de biorremediación, de la Illa de Sálvora se muestrearon ejemplares de mejillón ( M.galloprovincialis ) de población natural de roca (habitat intermareal) en un rango de tallas entre 15 y 50 mm . Los muestreos se iniciaron en febrero del 2003 (tres meses después del vertido del Prestige ) y se continuaron durante 60 días.

1.- Tratamiento de las muestras

En cada muestreo se tomaron submuestras de mejillones a partir del rango completo de distribución de tallas de los ejemplares de la zona a estudio y estas fueron utilizadas para obtener los siguientes parámetros: peso vivo, peso seco total, peso seco de carne, peso seco de concha, peso orgánico de carne e índice de condición (IC). .

Para los análisis bioquímicos en cada muestreo se tomaron , al azar, tres submuestras de mejillones que comprenden cada una un total de 10-15 individuos .

  2. Indice de condición (IC)

Los valores del índice de condición (IC) obtenidos a lo largo del tiempo de estudio se muestran en la tabla 1 .No se observan diferencias significativas por clase de talla dentro de cada muestreo. Es de resaltar que los mejillones estudiados presentan un IC significativamente inferior a los observados en estudios realizados por nuestro grupo en mejillones de batea (hábitat submareal) y para las mismas clases de talla. También y en correspondencia ,a estudios anteriores, los máximos valores, de IC, se observan en el mes de abril-mayo y están alrededor de 9.0, valores significativamente menores a los observados en estudios previos en mejillones de batea (33.0) .

1. Parámetros bioquímicos

Los resultados de los parámetros bioquímicos, presentan una composición sin diferencias significativas (p>0.05) tanto en proteínas, carbohidratos , glucógeno y lípidos para las tres clases de talla estudiadas en cada uno de los muestreo realizados (Tabla 1). La composición relativa en estos componentes presenta contenidos inferiores a los observados por nuestro grupo en mejillón de roca (habitat intermareal) mantenidos en batea, si bien en ningún caso, los valores obtenidos, se apartan del rango de normalidad en relación a la época del año, hábitat y/o talla.

  2. Clases de lípidos

Los lípidos mayoritarios son los fosfolípidos, seguidos de esteroles, ácidos grasos libres y triglicéridos . Los ésteres de esterol y ceras aparecen en cantidades de trazas. En las figuras 1 y 2 se muestran las diferentes clases de lípidos estudiadas, los resultados se muestran en % sobre peso seco y en % relativo.

Los fosfolípidos, ácidos grasos libres y esteroles no presentan diferencias significativas ni en función de la clase de talla estudiada ni en relación al tiempo de muestreo. En cuanto a los triglicéridos las diferencias observadas en relación a clase de talla y en relación al tiempo de muestreo se enmarcan dentro de los patrones estándares relacionados con el ciclo gametogénico sin que puedan estas diferencias ser asociadas a efecto de los vertidos y/o tratamiento de biorremediación.

Los PAH's son elementos lipofílicos y previsiblemente sería en el estudio de las fracciones lipídicas del mejillón donde se podrían detectar alteraciones asociadas tanto a la contaminación por hidrocarburos procedentes de la marea negra del Prestige , efectos detectados en estudios realizados por nuestro grupo en semilla de mejillón de roca en el litoral gallego después del vertido del Prestige (datos no publicados), así como por efecto de las aguas de escorrentía de los procesos de biorremediación que se han llevado a cabo.

3. Evolución del contenido de PAH's en mejillón de áreas sometidas a biorremediación.

En la Tabla 2 se presentan los datos obtenidos en relación al contenido en distintos PAH's a los 0, 27 y 61 días de iniciado el muestreo, en dicha tabla además de los diferentes PAHs individualizados se presenta el sumatorio del total de hidrocarburos estudiados y el sumatorio de sólo los 13 PAHs considerados tóxicos por la EPA.

En el inicio del muestreo ( febrero de 2003, tres meses después de la catástrofe del “Prestige”) se observan contenidos totales muy elevados, tanto de todos los PAH'S determinados, como sólo de los 13 PAH's considerados por la EPA tóxicos. En ambos casos se ha observado una dinámica de descontaminación exponencial negativa tal como muestra en las figuras 3 y 4. Estos procesos de descontaminación ponen de manifiesto la cinética de eliminación de PAH's ya observada en el caso del Mar Egeo, y por tanto no parece que la biorremediación incida en un mayor acúmulo de PAH's procedentes de los procesos de degradación del fuel de las zonas rocosas tratadas.

De acuerdo a los índices utilizados por Baumard et al 1998 (ver Tabla 3), se establece un origen pirolítico en los hidrocarburos detectados en este estudio. Los niveles de hidrocarburos detectados ,de acuerdo a Baumard et al (1998) y Shchekaturina et al (1995) , indican niveles entre moderado y alto (entre 700 y 6600 ng/gr de peso seco) al comienzo de la experiencia de biorremediación, y bajo a moderado( 25 a 390 ng/gr de peso seco) en el final del estudio .

  4. Análisis del pool de nucleótidos de adenina en mejillones de áreas sometidas a biorremediación.

Como objetivo, también, se ha establecido la caracterización del estatus metabólico y/o energético de los mejillones expuestos en la franja litoral de la zona de estudio. Para ello, se ha considerado el pool de nucleótidos de adenina (ATP, ADP y AMP) como una herramienta de posible utilidad por su papel principal en la regulación e integración del metabolismo celular. El balance entre estos nucleótidos de adenina ofrece la posibilidad de establecer el índice Carga Energética Adenílica (CEA) que ofrece información de la energía potencialmente disponible por el organismo a partir del sistema adenílico para llevar a cabo los procesos del metabolismo celular. Según el rango de valores para Carga Energética Adenílica (CEA), procesos como la glucólisis o gluconeogénesis pueden considerarse predominantes en el organismo. Un estado metabólico óptimo en situaciones estándar está en relación con un equilibrio entre la producción de ATP y su utilización que otorga un valor de CEA de 0.85 (Widdows 1985).

Los valores de nucleótidos ATP, ADP y AMP en los tejidos blandos de M. galloprovincialis en el tiempo experimental se presentan en la Figura 5. Los valores de ATP presentan un descenso significativo 60 días ,después, de iniciado el estudio (4.9 µmol/g peso seco) desde un rango de valores de 7.9-8.9 µmol/ g peso seco en el momento inicial (febrero) y después de 30 días de iniciado el muestreo. Simultáneamente, y asociado a este descenso significativo de ATP, se observa un incremento aunque de menor magnitud en ambos nucleótidos ADP (desde un rango de valores de 2.8-2.9 al inicio y 30 días despues hasta un valor de 3.7 µmol/g peso seco a los 60 días) y AMP (desde un rango de valores de 0.5-0.6 al inicio y 30 días hasta 0.8 µmol/g peso seco al final del muestreo).

Las diferencias observadas entre la mayor pérdida de ATP respecto a los incrementos en los nucleótidos ADP y AMP al final del muestreo ( 60 días), son responsables de la pérdida significativa en el total de nucleótidos de adenina en ese momento (9.5 µmol/ g peso seco) respecto al período anterior (inicio y 30 días ,11.3-12.3 µmol/ g peso seco) (Figura 5). La carga energética adenílica presenta valores iniciales que pueden considerarse óptimos (0.82, inicio del muestreo, febrero 2003) que representan un metabolismo energético estándar asociado a la “normalidad” respecto al balance entre los nucleótidos de adenina (Figura 6). Esta situación se mantiene 30 días después de iniciado el muestreo (CEA=0.84), sin embargo 60 días, después, se observa un descenso significativo (0.71). Este descenso viene principalmente derivado del descenso significativo en ATP (Figura 5). El índice ATP/ADP, que permite una estimación análoga a CEA y en ocasiones puede reflejar más significativamente situaciones de estrés subletal, siendo este índice considerado como un reflejo del estado metabólico de la célula, muestra un descenso también acusado tres meses después de iniciado el experimento (1.3) con respecto a los valores del periodo anterior febrero-abril (Figura 6).

Con Pocas excepciones, la mayoria de las medidas bioquímicas y /o fisiológicas establecidas en la literatura científica se pueden englobar en los llamados Indicadores Generales para la estimación de la idoneidad y condición de una comunidad de individuos ante situaciones de estrés. Con todo, el uso de indicadores como CEA ha sido ampliamente validado en situaciones de estrés ambiental en base a los siguientes condicionantes: 1. La reducción en CEA en el individuo está siempre en relación con una situación de estrés.

2. La variabilidad inter- individual es baja para una población.

3. La respuesta temporal al agente de estrés es rápida.

Los valores iniciales de CEA y ATP, así como el índice ATP/ADP muestran valores óptimos para M. galloprovincialis en cuanto a su condición metabólica. Los bajos valores de CEA y ATP/ADP en el mes de mayo , 60 días despues de iniciado el muestreo, como consecuencia de la caída de ATP, podrían ser atribuidos a la influencia de factores endógenos al individuo y en concreto al ciclo reproductivo y las variaciones significativas del conjunto de reservas energéticas como obrservaron Giesy and Dickson (1981).

Estos resultados suponen la ausencia de una respuesta alterada en el indicador CEA para los mejillones expuestos a los procesos de biorremediación en la Isla de Salvora. Los aspectos referidos, en este informe, respecto al comportamiento del pool de nucleótidos de adenina no presentan alteraciones como aspectos identificativos de situaciones de estrés metabólico a nivel poblacional en relación a los PAH'S y/o alteraciones en el medio derivadas de procesos de biorremediación.

Fig. 1: Clases de lípidos en % de peso seco. CLASE 1: Inicial: 35 mm ; día 27: 25 mm ; día 61: 15 mm . CLASE 2: Inicial: 40 mm ; día 27: 30 mm ; día 61: 20 mm . CLASE 1: Inicial: 45 mm ; día 27: 35 mm ; día 61: 25 mm

Fig. 2: Clases de lípidos en % relativo de peso seco. CLASE 1: Inicial: 35 mm ; día 27: 25 mm ; día 61: 15 mm . CLASE 2: Inicial: 40 mm ; día 27: 30 mm ; día 61: 20 mm . CLASE 1: Inicial: 45 mm ; día 27: 35 mm ; día 61: 25 mm .

 

 

Tiempo de vida media: 16.16 días

 

Tiempo de vida media: 21.94 días

 

A

B

C

 

Figura 5. Valores de ATP, ADP y AMP (µmol/ g peso seco) en tejidos blandos de Mytilus galloprovinvcialis en el período comprendido entre febrero (inicial) y mayo 2003.

 

A

B

 

C

 

Figura 6. Valores de Carga Energética Adenílica (CEA), suma total de los nucleótidos de adenina e índice ATP/ADP para los tejidos blandos de Mytilus galloprovincialis en el periodo febrero 2003 (inicial)-mayo 2003.

 

Composición bioquímica de mejillones en tres clases de talla . El peso de los individuos está referido a mg ( P.S. peso seco; M.O. peso seco sin cenizas )

Inicial (Día 0) Día 27 Día 61

Clase de talla (mm) 35 40 45 25 30 35 15 20 25

 

P.Seco /ind 190.8±10.7 241.3±15.5 272.2±16.4 69.6±7.4 116.7±10.5 169.0±12.1 13.7±2.5 32.8±2.1 59.6±5.5 %Cenizas 20.87±0.05 21.95±0.15 20.33±0.15 20.90±0.11 22.71±0.03 21.24±0.00 20.03±0.02 25.83±0.05 20.34±0.04

  I.C. 6.45 5.43 5.53 8.29 7.90 7.11 9.64 9.52 8.84

Proteína

%P.S. 44.61±0.94 44.01±0.83 42.94±0.09 42.85±1.86 42.98±0.50 41.61±0.77 46.87±2.54 45.12±2.19 46.47±0.84

%M.O. 56.38±1.18 56.39±1.06 53.89±0.11 54.18±2.35 55.61±0.65 52.83±0.98 58.61±3.17 60.84±2.95 58.34±1.00

P.S mg/ind. 85.11±1.78 106.20±2.00 116.87±0.25 29.84±1.30 50.14±0.58 70.32±1.30 6.42±0.35 14.80±0.72 27.74±0.50

Carbohidratos

%P.S . 5.66±0.07 5.68±0.14 5.47±0.02 5.49±0.03 5.09±0.14 4.89±0.16 6.34±0.02 6.52±0.25 5.55±0.21

%M.O. 7.15±0.09 7.28±0.18 6.87±0.03 6.94±0.03 6.59±0.18 6.21±0.20 7.93±0.03 8.78±0.33 6.96±0.26

P.S mg/ind. 10.79±0.14 13.71±0.34 14.89±0.06 3.82±0.02 5.94±0.16 8.26±0.27 0.87±0.00 2.14±0.08 3.31±0.13

 

Glucógeno

%P.S . 1.82±0.01 1.65±0.03 1.50±0.12 1.60±0.17 1.71±0.02 1.59±0.06 1.92±0.11 1.79±0.04 1.55±0.04

%M.O. 2.30±0.02 2.11±0.04 1.88±0.15 2.02±0.21 2.21±0.02 2.02±0.08 2.40±0.13 2.42±0.06 1.94±0.05

P.S mg/ind. 3.47±0.03 3.98±0.08 4.08±0.33 1.11±0.11 2.00±0.02 2.69±0.11 0.26±0.01 0.59±0.01 0.92±0.02

Lípidos

%P.S . 7.70±0.00 8.14±0.12 9.91±0.00 9.48±0.11 9.18±0.00 9.64±0.00 9.87±0.00 9.32±0.27 9.18±0.00

%M.O. 9.73±0.00 10.43±0.15 12.43±0.00 11.99±0.14 11.88±0.00 12.23±0.00 12.35±0.00 12.56±0.36 11.53±0.00

P.S mg/ind. 14.69±0.00 19.63±0.28 26.96±0.00 6.60±0.08 10.71±0.00 16.28±0.00 1.35±0.00 3.06±0.09 5.48±0.00

 

Indices de determinación de origen (Baumard et al 1998)

Indices

 

Pirolitico

Petrogenico

Fenatreno/antraceno

 

<10

>25

 

 

 

 

Fluoranteno/pireno

 

<1

>1

 

 

 

 

Criseno/benzoantraceno

 

>1

<1

 

Indices

 

Día 1

Dia 27

Día 61

Prestige

Fenatreno/antraceno

 

4,07

2,20

2,40

7,49

 

 

 

 

 

 

Fluoranteno/pireno

 

0,23

0,29

0,75

0,26

 

 

 

 

 

 

Criseno/benzoantraceno

 

1,74

2,52

1,62

1,98

 

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