La bioacumulación es la acumulación gradual de sustancias, como pesticidas u otras sustancias químicas, en un organismo. [1] La bioacumulación ocurre cuando un organismo absorbe una sustancia más rápido de lo que puede perderse o eliminarse mediante catabolismo y excreción . Así, cuanto más larga sea la vida media biológica de una sustancia tóxica , mayor será el riesgo de intoxicación crónica , incluso si los niveles ambientales de la toxina no son muy elevados. [2] La bioacumulación, por ejemplo en peces , puede predecirse mediante modelos. [3] [4] La hipótesis sobre los criterios de corte de tamaño molecular para su uso como indicadores de potencial de bioacumulación no está respaldada por datos. [5] La biotransformación puede modificar fuertemente la bioacumulación de sustancias químicas en un organismo. [6]
La toxicidad inducida por metales está asociada con la bioacumulación y la biomagnificación . [7] El almacenamiento o la absorción de un metal más rápido de lo que se metaboliza y excreta conduce a la acumulación de ese metal. [8] La presencia de diversas sustancias químicas y nocivas en el medio ambiente se puede analizar y evaluar con un conocimiento adecuado sobre la bioacumulación que ayude al control y uso de las sustancias químicas. [9]
Un organismo puede absorber sustancias químicas al respirar, absorberlas a través de la piel o tragarlas. [7] Cuando la concentración de una sustancia química es mayor dentro del organismo en comparación con su entorno (aire o agua), se denomina bioconcentración . [1] La biomagnificación es otro proceso relacionado con la bioacumulación a medida que la concentración de la sustancia química o metal aumenta a medida que asciende de un nivel trófico a otro. [1] Naturalmente, el proceso de bioacumulación es necesario para que un organismo crezca y se desarrolle; sin embargo, también puede producirse una acumulación de sustancias nocivas. [7]
Un ejemplo de intoxicación en el lugar de trabajo se puede ver en la frase " loco como un sombrerero " (Inglaterra de los siglos XVIII y XIX). Se utilizó mercurio para endurecer el fieltro utilizado para confeccionar los sombreros. Esto forma especies orgánicas como el metilmercurio , que es liposoluble ( liposoluble), y tiende a acumularse en el cerebro, provocando intoxicación por mercurio . Otros venenos solubles en lípidos incluyen los compuestos de tetraetilo de plomo (el plomo de la gasolina con plomo ) y el DDT . Estos compuestos se almacenan en la grasa corporal y, cuando los tejidos grasos se utilizan para obtener energía, los compuestos se liberan y causan una intoxicación aguda. [ cita necesaria ]
El estroncio-90 , que forma parte de la lluvia radiactiva de las bombas atómicas , es químicamente lo suficientemente similar al calcio como para absorberlo en la formación de huesos , donde su radiación puede causar daños durante mucho tiempo. [ cita necesaria ]
Algunas especies animales utilizan la bioacumulación como modo de defensa: al consumir plantas tóxicas o presas animales, un animal puede acumular la toxina, lo que luego presenta un elemento disuasorio para un depredador potencial. Un ejemplo es el gusano del tabaco , que concentra nicotina a un nivel tóxico en su cuerpo cuando consume plantas de tabaco . El envenenamiento de los pequeños consumidores puede transmitirse a lo largo de la cadena alimentaria y afectar a los consumidores posteriores en la cadena.
Otros compuestos que normalmente no se consideran tóxicos pueden acumularse hasta niveles tóxicos en los organismos. El ejemplo clásico es la vitamina A , que se concentra en el hígado de los carnívoros , por ejemplo los osos polares : como carnívoros puros que se alimentan de otros carnívoros (focas), acumulan cantidades extremadamente grandes de vitamina A en sus hígados. Los pueblos nativos del Ártico sabían que no se debían comer los hígados de los carnívoros, pero los exploradores del Ártico han sufrido hipervitaminosis A por comer hígados de osos; y ha habido al menos un ejemplo de envenenamiento similar de exploradores antárticos que comieron hígados de perros husky . Un ejemplo notable de esto es la expedición de Sir Douglas Mawson , cuyo compañero de exploración murió al comerse el hígado de uno de sus perros.
Los peces costeros (como el pez sapo liso ) y las aves marinas (como el frailecillo atlántico ) a menudo son monitoreados para detectar bioacumulación de metales pesados . El metilmercurio llega a los sistemas de agua dulce a través de las emisiones industriales y la lluvia. A medida que su concentración aumenta en la red alimentaria, puede alcanzar niveles peligrosos tanto para los peces como para los humanos que dependen del pescado como fuente de alimento. [10]
Por lo general, se evalúa la bioacumulación de los peces cuando han estado expuestos a sustancias químicas que se encuentran en sus fases acuosas. [11] Las especies de peces comúnmente analizadas incluyen la carpa común , la trucha arco iris y el pez luna de agallas azules . [11] Generalmente, los peces están expuestos a la bioconcentración y bioacumulación de sustancias químicas orgánicas en el medio ambiente a través de la absorción de sustancias químicas transmitidas por el agua en la capa lipídica. [11] En otros casos, los peces están expuestos a través de la ingestión/digestión de sustancias u organismos en el medio acuático que contienen sustancias químicas nocivas. [11]
Las toxinas producidas naturalmente también pueden bioacumularse. La proliferación de algas marinas conocida como " mareas rojas " puede provocar que los organismos locales que se alimentan por filtración, como los mejillones y las ostras , se vuelvan tóxicos; Los peces de arrecife de coral pueden ser responsables del envenenamiento conocido como ciguatera cuando acumulan una toxina llamada ciguatoxina proveniente de las algas de arrecife. En algunos sistemas acuáticos eutróficos, puede ocurrir biodilución . Se trata de una disminución de un contaminante con un aumento del nivel trófico, debido a mayores concentraciones de algas y bacterias para diluir la concentración del contaminante. [ cita necesaria ]
La acidificación de los humedales puede aumentar las concentraciones de sustancias químicas o metales, lo que conduce a una mayor biodisponibilidad en las plantas marinas y la biota de agua dulce. [12] Las plantas situadas allí, tanto enraizadas como sumergidas, pueden verse influenciadas por la biodisponibilidad de los metales. [12]
La bioacumulación en las tortugas ocurre cuando contaminantes orgánicos sintéticos (es decir, PFAS ), metales pesados o altos niveles de oligoelementos ingresan a un organismo singular, afectando potencialmente su salud. Aunque existen estudios en curso sobre la bioacumulación en las tortugas, factores como la contaminación , el cambio climático y el paisaje cambiante pueden afectar las cantidades de estas toxinas en el ecosistema. [13]
Los elementos más comunes estudiados en las tortugas son el mercurio , el cadmio , el argón [ dudoso ] y el selenio . Los metales pesados se liberan en ríos, arroyos, lagos, océanos y otros ambientes acuáticos, y las plantas que viven en estos ambientes absorberán los metales. Dado que los niveles de oligoelementos son altos en los ecosistemas acuáticos, las tortugas consumirán naturalmente varios oligoelementos en diversos ambientes acuáticos al comer plantas y sedimentos. [14] Una vez que estas sustancias ingresan al torrente sanguíneo y al tejido muscular, aumentarán su concentración y se volverán tóxicas para las tortugas, quizás causando fallas metabólicas, del sistema endocrino y reproductivas. [15]
Algunas tortugas marinas se utilizan como sujetos experimentales para analizar la bioacumulación debido a sus hábitats costeros, que facilitan la recolección de muestras de sangre y otros datos. [14] Las especies de tortugas son muy diversas y contribuyen en gran medida a la biodiversidad, por lo que muchos investigadores encuentran valioso recopilar datos de varias especies. Las tortugas de agua dulce son otra especie modelo para investigar la bioacumulación. [16] Debido a su área de distribución relativamente limitada, las tortugas de agua dulce pueden asociarse con una cuenca particular y su perfil de contaminantes químicos.
Las concentraciones tóxicas en los huevos de tortuga pueden dañar el proceso de desarrollo de la tortuga. Por ejemplo, en la tortuga australiana de cuello corto de agua dulce ( Emydura macquarii macquarii ), las concentraciones ambientales de PFAS fueron bioacumuladas por la madre y luego descargadas en sus huevos, lo que afectó los procesos metabólicos del desarrollo y las reservas de grasa. [17] Además, hay evidencia de que las PFAS afectaron el microbioma intestinal de las tortugas expuestas. [18]
En términos de niveles tóxicos de metales pesados, se observó una disminución en las tasas de eclosión de huevos en la tortuga del río Amazonas, Podocnemis expansa . [15] En este huevo de tortuga en particular, los metales pesados reducen la grasa de los huevos y cambian la forma en que se filtra el agua en todo el embrión; esto puede afectar la tasa de supervivencia del huevo de tortuga. [15]
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