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laquimeradegupta · 4 years

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¿MONSTRUOS PROMETEDORES? El glifosato y el desarrollo embrionario de ranas y tortugas

El glifosato es el herbicida más utilizado en el mundo. Sin embargo, cada vez parece más evidente que tiene una elevada capacidad de interrumpir varios mecanismos de regulación hormonal y, lo que es más grave, de modificar procesos del desarrollo embrionario. Veamos algunos ejemplos en ranas y tortugas. ¿Puede esto afectar a la biodiversidad?

En entradas anteriores hemos hablado sobre los efectos del herbicida glifosato, y sus diferentes preparados comerciales (la más conocida y vendida del mundo es el Roundup), sobre diferentes grupos de especies, desde líquenes, hongos y bacterias, pasando por otros organismos unicelulares como algunos protozoos, invertebrados como las arañas o lombrices de tierra, y llegando hasta los peces. En todas estas entradas hemos constatado como concentraciones ambientalmente relevantes de glifosato, en su forma química pura, o los herbicidas basados en glifosato (herbicida glifosato más coadyuvantes como el POEA), son perjudiciales para estos organismos, producen efectos a nivel fisiológico, reproductivo, poblacional y, por tanto, afectan a la representación de estos organismos en el ecosistema. En pocas palabras: el glifosato afecta negativamente a la biodiversidad de los ecosistemas.

Nos encontramos en medio de un período de extinción masiva, probablemente comparable a los uqe ya tuvieron lugar en el pasado paleontológico. Según una revisión, ya algo antigua, de David B. Wake y Vance T. Vredenburg, del departamento de biología integrativa de la Universidad de California (EE.UU.), un tercio de las especies de anfibios mundial está en declive o a punto de extinguirse (1). La diferencia fundamental con respecto al pasado es que ésta crisis de biodiversidad es que no ha sido provocada por eventos estocásticos o catastróficos (meteóritos, grandes erupciones volcánicas, un subproducto metabólico como el oxígeno, etc.), sino que es directamente atribuible a los efectos antropogénicos [p. Ej., es ya clásico el estudio dirigido por Sandra Díaz y que demuestra los múltiples efectos que tiene la intervención humana sobre la biodiversidad (2)]. Se estima que los anfibios tienen, actualmente, una tasa de extinción más de 200 veces mayor que su tasa de fondo natural (3), y los reptiles están siendo sometidos a una presión similar. En realidad es toda la biodiversidad del planeta la que está siendo amenazada. Ya sabemos desde hace más de 10 años que esta crisis de biodiversidad es intensa y es culpa nuestra y que, además, no estamos haciendo mucho por solucionarla. En un trabajo que ya tiene características de clásico por su globalidad en el análisis y su precisión, el programa de la ONU sobre la conservación y observación medioambiental encabezado por Stuart H. M. Burchart, podemos ver como todos los indicadores utilizados para medir la biodiversidad iban a pero y que, las acciones que en dicho artículo se proponen, a día de hoy, no se han cumplido (4).

Aquí repasamos una posible causa más de esta caída de la biodiversidad (diversa también en sus causas, como lo es también nuestra forma de producir destruyendo el medio): el glifosato. Y nos vamos a centrar en qué les ocurre a los anfibios y a los reptiles.

Quizá el trabajo más importante que se haya hecho al respecto sea el de Alejandra Paganelli y sus colegas de la facultad de medicina de la Universidad de Buenas aires (Argentina). Estudiaron los efectos del herbicida basado en glifosato Roundup y un modelo de estudio anfibio Xenopus laevis (también estudiaron los efectos sobre embriones de pollo que comentaremos en otra entrada del blog), una rana oriunda del centro y sur del continente africano y que ha llegado a convertirse en una plaga en los ecosistemas en los que ha penetrado. Gracias a los experimentos sobre esta especie de anfibio, conocemos muchos mecanismos genéticos profundos que están detrás de la biología del desarrollo y, también, hemos podido empezar a vislumbrar lo sensibles que son los mecanismos moleculares que hay detrás y cómo se pueden ver afectados por moléculas como el glifosato y los coadyuvantes presentes en las formulaciones comerciales.

En este trabajo estudiaron qué pasaba con los embriones de Xenopus con concentraciones del herbicida que uno puede encontrar en tras las aplicaciones sobre los campos en las lagunas temporales formadas en las proximidades de los campos de cultivo. Así, la investigación consistió en tratar con diluciones 1/3000 - 1/5000 del preparado comercial.

Alejandra Paganelli y sus colegas analizaron los efectos del preparado comercial en base a glifosato, y de la propia molécula de glifosato, haciendo crecer estos embriones en las citadas diluciones, inyectando directamente pequeñísimas concentraciones de glifosato (del orden de picogramos) durante el crecimiento de éstos bajo la influencia ya de las concentraciones dadas para observar los efectos no lineales de la exposición a este herbicida e investigaron una posible vía causal para explicar los efectos observados. "Los embriones tratados fueron altamente anormales con alteraciones marcadas en el desarrollo de la cresta cefálica y neural y el acortamiento del eje anteroposterior", aseguran en el paper del estudio. De hecho, muchos de los morfógenos estudiados por este trabajo (un morfógeno es una molécula, proteína normalmente, que es capaz de modelar la expresión de un grupo de genes y que suele expresarse formando patrones), modificaban su expresión bajo los efectos del preparado comercial y de la propia molécula de glifosato. Entre ellos el Sonic hedehog (shh): una molécula que determina la disposición correcta del cordón neural (estructura anatómica embrionaria, compuesta por la cresta cefálica, parte anterior, y la cresta neural, parte posterior, que dará lugar a la médula espinal), de los puntos de osificación dorsales (lugares donde se terminará formando hueso), y de los puntos de musculación o "somitas" (que darán lugar a la musculatura dorsal). Han llegado a observar la interrupción del desarrollo de ésta cresta neural en su parte cefálica.

"El efecto directo del glifosato en los primeros mecanismos de morfogénesis en embriones de vertebrados abre la preocupación sobre los hallazgos clínicos de la descendencia humana en poblaciones expuestas a GBH en campos agrícolas " (5).

Además, "el glifosato en sí mismo fue responsable de los fenotipos observados, en lugar de un surfactante u otro componente de la formulación comercial". Es decir, observaron efectos teratógenos, tanto con la preparación comercial, como con la molécula de glifosato.

Este grupo de investigación no ha sido el único en encontrar estas anomalías embrionarias causadas por el glifosato. En otro post vimos como cantidades fácilmente detectables (del orden de 0.001-1µg/L) en nuestros ríos y aguas (6-7) causan alteraciones en embriones de peces. Por su parte Donald W. Sparling, con un grupo de colegas del centro para la ecología de la Universidad de Illinois (EE.UU.), ha estudiado qué ocurre en embriones y en crías recién nacidas de la tortuga "Trachemys scripta elegans" o galápago de florida (la subespecie que tiene un punto rojo en el rostro y que, actualmente, está considerada invasora en la península ibérica). Utilizaron la preparación comercial de glifosato Glypor que contiene el coadyuvante Li700. Probaron por separado, tanto el surfactante Li700, como la preparación comercial y las concentraciones utilizadas fueron entre 0 y 112 µg/L para el Glypor y llegaron hasta las 678 µg/L con el surfactante.

Recordemos que en Quebec, entre 2011 y 2014 estudiaron las concentraciones de varios pesticidas, incluido el glifosato y detectaron concentraciones de entre 0.04 y 370 µg/L de este herbicida, detectándose en el 90% de las muestras (6). Recientemente, y para tener una referencia local, la Cuenca Hidrográfica del Duero ha realizado un estudio enmarcado en el control de la calidad de las aguas y buscando las concentraciones, precisamente, del herbicida glifosato. De los 293 puntos analizados, en 200 se detectó glifosato, realizándose unas 1500 mediciones en total: en el 50% aproximadamente la concentración era igual o superior a 0,1µg/L y en el 14% superiores a 0,5µg/L, llegándose a valores máximo de 34,76 µg/l en Hinojosa del Duero (Salamanca) y en la localidad zamorana de Morales de Toro, con sucesivos picos de 24, 23, 20 y 18 µg/l (8).

Pues bien, este grupo de la Universidad de Illinois encontró un claro efecto sobre la eclosión y el peso al nacer de las crías de esta tortuga, produciéndose un menor porcentaje de eclosiones y crías más pequeñas y con menor proporción de grasa, efectos observados sobre todo a las concentraciones más elevadas. También observaron efectos sobre la psicomotricidad y sobre el tiempo de maduración: las crías nacidas de embriones sometidos a los tratamientos con glifosato (preparado comercial y surfactante Li700), se desplazaban más lentamente y seguían manteniendo su déficit de peso al final del periodo de crianza. Observaron una correlación entre la concentración de exposición y reducción del peso corporal al final del periodo de crianza. Además, mediante el uso de la citometría de flujo, observaron el daño producido en el DNA de los núcleos de los eritocitos y, efectivamente, también había una mayor acumulación de daños a nivel cromosómico. El ioduro de propidio con el que trabajaron es todo lo lejos que puede llegar (9).

Otro trabajo (10) muy a tener en cuenta por su forma integrativa de abordar el problema de la contaminación ambiental es el realizado por Rick A. Relyea del departamento de ciencias biológicas de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.). Relyea estudio un pequeño mesocosmos controlado al aire libre (un ejemplo de este tipo de estudios es tener controlados los aportes y las salidas de una determinada zona, y estudiar las variables deseadas) donde se aplicaron distintas concentraciones del preparado comercial en base a glifosato, Roundrup, medioambientalmente relevantes, sobre todo cerca de los campos de cultivo (0-3 mg/L). Los hallazgos del estudio son realmente sugerentes. Los tratamientos fueron capaces de inducir cambios morfológicos en las 3 especies de anfibios anuros estudiadas (Rana sylvatica, Rana pipiens, Bufo americanus) similares a los que producen aquellas poblaciones de renacuajos sometidas a intensa actividad depredadora (por ejemplo, colas más largas). La hipótesis del autor es que quizá las vías endocrinas son activadas, tanto por el glifosato, como por la presencia de depredadores. También, como demuestran los estudios de Donald W. Sparling y de Alejandra Paganelli, estén interviniendo la modificación de la expresión de otros morfógenos. De forma lateral, el estudio también muestra cómo la mortalidad de los renacuajos a la concentración de 3mg/L es tan elevada, que los datos no pueden analizarse correctamente. De hecho, hay alguna evidencia de que, efectivamente, es el bloqueo de la acción de la hormona tiroidea lo que puede estar detrás de cambios morfológicos. En un trabajo realizado por Christina M. Howe y sus colegas de la Universidad de Petersborough, Ontario (Canadá), donde se expuso crónicamente a concentraciones elevadas de glifosato a renacuajos (Rana clamitans, Rana pipiens, Rana sylvatica, y Bufo americanus) y encontraron que éstas producían malformaciones, tanto a la exposición del glifosato molecular, como al surfactante POEA y las presentaciones comerciales basadas en glifosato con ambos compuestos.

Es el primer trabajo que demuestra cambios morfológicos directos mediados por un herbicida. Y no es cualquier herbicida, sino el más utilizado del mundo.

Siguiendo con esta visión del herbicida como un disruptor general del metabolismo. M. F. Dornelles y G. T. Oliveira de la Universidad Pontificia de río Grande del sur, en Porto Alegre (Brasil), estudiaron cómo altera el glifosato, a grandes rasgos, el metabolismo de los renacuajos de Lithobates catesbeianus (11). Para ello midieron el glucógeno, los lípidos y otros metabolitos generales en branquias, hígado y músculo. Demostraron que, concentraciones de 18 µg/L, modifican los niveles de estas sustancias en los órganos estudiados. Si, concentraciones que se encuentran en nuestras aguas continentales (6-8). ¿Qué nos están diciendo estos datos empíricos sobre la modificación del desarrollo embrionario en tortugas, ranas y sapos?

El biólogo evolutivo Richard Goldschmidt escribió en 1940 "La base material de la evolución", un libro en el que criticaba el reduccionismo de la teoría sintética de la evolución, que se fraguó pocos años antes, por su inoperancia a la hora de explicar la macroevolución (la transición entre grandes grupos a lo largo del tiempo). Su propuesta fue la del "monstruo prometedor": grandes mutaciones, grandes reordenaciones cromosómicas que tendrían como resultado el nacimiento de un individuo completamente diferente de sus progenitores. Evolución rápida lo llamó. Su propuesta fue radicalmente rechazada, pero el mismo rechazo con el que la teoría sintética de la evolución rechazó a Goldschmidt, le propinó a la información que provenía de la biología del desarrollo.

Esta disciplina, y su estudio en perspectiva evolutiva, o evo-devo, no ha llegado a dar la razón a Goldschmidt, pero sí que los conocimientos que tenemos actualmente nos permiten afirmar que, mediante pequeños cambios en la regulación de los genes centrales del desarrollo (genes Homeobox) se producen cambios enormes en el fenotipo externo. No hace falta ni si quiera cambios genéticos como demuestra, por ejemplo, la evolución de la domesticación de animales (13), si no que pequeños cambios hormonales o regulacionales sobre genes como el nombrado Sonic hedgehog (Shh), producen grandes "saltos morfológicos". ¿Estaremos "jugando evolutivamente", como llamaba a estos grandes cambios fenotípicos sin cambios genéticos (o cambios mínimos) François Jacob, con la aplicación masiva de un herbicida que parece "disruptir" los mecanismos de regulación hormonales de varios grupos animales e incluso los genes centrales del desarrollo embrionario?

REFERENCIAS

Wake, D. B., & Vredenburg, V. T. (2008). Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(Supplement 1), 11466-11473.

Chapin Iii, F. S., Zavaleta, E. S., Eviner, V. T., Naylor, R. L., Vitousek, P. M., Reynolds, H. L., ... & Mack, M. C. (2000). Consequences of changing biodiversity. Nature, 405(6783), 234-242.

McCallum, M. L. (2007). Amphibian decline or extinction? Current declines dwarf background extinction rate. Journal of Herpetology, 41(3), 483-491.

Butchart, S. H., Walpole, M., Collen, B., Van Strien, A., Scharlemann, J. P., Almond, R. E., ... & Carpenter, K. E. (2010). Global biodiversity: indicators of recent declines. Science, 328(5982), 1164-1168.

Paganelli, A., Gnazzo, V., Acosta, H., López, S. L., & Carrasco, A. E. (2010). Glyphosate-based herbicides produce teratogenic effects on vertebrates by impairing retinoic acid signaling. Chemical research in toxicology, 23(10), 1586-1595.

Giroux, I., Pelletier, L., & d'Auteuil-Potvin, F. (2015). Présence de pesticides dans l'eau au Québec: portrait et tendances dans les zones de maïs et de soya 2011 à 2014. Direction du suivi de l'état de l'environnement, Ministère du développement durable, de l'environnement et de la lutte contre les changements climatiques.

Horth, H., & Blackmore, K. (2009). Survey of glyphosate and AMPA in groundwaters and surface waters in Europe. WRC report no. UC8073, 2.

Federación de Ecologistas en Acción de Castilla y León. (2020). Contaminación por glifosato en la cuenca hidrográfica del río Duero. 28 de abril de 2020, de Ecologistas en Acción.

Sparling, D. W., Matson, C., Bickham, J., & Doelling‐Brown, P. (2006). Toxicity of glyphosate as Glypro® and LI700 to red‐eared slider (Trachemys scripta elegans) embryos and early hatchlings. Environmental Toxicology and Chemistry: An International Journal, 25(10), 2768-2774.

Relyea, R. A. (2012). New effects of Roundup on amphibians: Predators reduce herbicide mortality; herbicides induce antipredator morphology. Ecological Applications, 22(2), 634-647.

Dornelles, M. F., & Oliveira, G. T. (2016). Toxicity of atrazine, glyphosate, and quinclorac in bullfrog tadpoles exposed to concentrations below legal limits. Environmental Science and Pollution Research, 23(2), 1610-1620.

Howe, C. M., Berrill, M., Pauli, B. D., Helbing, C. C., Werry, K., & Veldhoen, N. (2004). Toxicity of glyphosate‐based pesticides to four North American frog species. Environmental Toxicology and Chemistry: An International Journal, 23(8), 1928-1938.

Francis, R. C. (2019). En manos humanas: El papel de la domesticación en la evolución de las especies. RBA Libros.

#Zoología #Biología evolutiva #Glifosato #Anfibios #Ranas #Tortugas

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fancyrunawaykid · 6 years

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south point.

unser nissan hat sich lediglich stark aufgeheizt, sonst ist alles heil geblieben und auch der nächste spot ist binnen kürzester zeit erreicht.

south point – die südlichste landspitze von big island und somit auch die tiefstgelegene stelle des bundesstaates. ka lae, wie dieses gebiet eigentlich richtig heißen müsste, ist obendrein auch noch der äquatornähste ort der vereinigten staaten und nicht etwa key west, florida. mit hoher wahrscheinlichkeit siedelten hier vor langer zeit die ersten polynesier, denn man hat in jüngerer vergangenheit einige grabstätten und gebäuderückstände gefunden. im tiefen wasser vor der steilküste treffen verschiedene, nährstoffreiche strömungen aufeinander. daher tummeln sich hier viele meeresbewohner, was wiederum die fischer und angler der region anzieht.

wir parken das auto dirket auf der straße, denn der parkplatz ist von tiefen reifenspuren zerfurcht und schlendern langsam zu den klippen. die aussichtsplattform entpuppt sich bei näherer betrachtung als absprungpodest für klippenspringer. verrückt! steil geht es hier hinunter. wie steil wohl?

„some say 40, others 60 feet!“ lautet die antwort eines texaner in badehose. während er die lage checkt und die flugbahn berechnet, posieren wir für ein foto – seine mutter ist so nett. dann schauen auch wir beim waghalsigen sprung zu. es folgt, nach reichlich aufmunterung, der ängstlichere bruder, der hörbar und somit wohl auch nicht ganz schmerzfrei eintaucht. als dann auch noch der vater das t-shirt auszieht, packt mich endgültig das verlangen, es ihnen gleich zu tun.

gesagt, getan. fix zum auto, die kleidung tauschen, ein lächeln und das shaka-zeichen für die kamera, absprung, fllluuuuuuuuugggg, wasser. was für eine erfrischende wohltat.

die leiter nach oben ist noch belegt und da ich bei einem möglichen absturz des vorgängers ungern getroffen werden möchte, dümpele ich etwas länger im meer vor mich hin. von hier unten wirken die klippen dann doch auch noch ein gutes stückchen höher. 12 meter dürften es tatsächlich sein. dann habe ich frei bahn. es ist garnicht so einfach, die leiter zu erreichen, da der wellengang recht ordentlich ist. dazu wackelt das blöde ding auch noch sehr stark. kein wunder also, dass es eben etwas länger gedauert hat. für die angler, die von oben her ihre köder auswerfen, nehme ich noch einen schwimmer mit, der sich im stahlkonstrukt verheddert hat. wie die die schwere beute landen wollen, kann ich mir gerade nicht erklären. oben erfahre ich dann später, dass sie einen geharkten fisch einige meter nach links drillen müssen, um ihn dort in einer schmalen, aber begehbaren felsspalte final zu fangen. alles in allem ist der aufstieg auf jeden fall eine schwindelerregende angelegenheit und bedeutend mehr arbeit.

wir warten noch auf den sonnenuntergang, dann brechen wir rasch auf. vor uns liegt eine 1,5 stündige rückfahrt und der abschied von den cogan‘s. heute ist übrigens halloween. in naalehu sehen wir dementsprechend viele gespenster.

gegen 20:00 uhr fahren wir auf den hof unserer liebgewonnenen gastgeber. wir sind ziemlich müde aber ein letztes, intensives gespräch können und wollen wir nicht ausschlagen. außerdem müssen ann und stuart morgen eh früh raus. es sollte also nicht all zu spät werden. wir springen noch kurz unter die dusche, dann finden wir uns auch schon auf der großen couch wieder.

annalise malt gerne und viel. daher ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass die wohnung sich mit einigen ihrer wirklich schönen bilder schmückt. beide erzählen uns vom letzten vulkanausbruch, dem damit einhergehenden erdbeben und davon, dass nachts der himmel hell, rotorgane leuchtete. trotzdem hätten wir nicht hier sein wollen. die luft war einfach zu schlecht. wir berichten von unserem leben in deutschland. ann ist ganz stolz darauf, dass sie hier adelige vorfahren hat und dass wir diese dann letztlich noch kennen, macht sie ganz happy. irgendwann werden wir der burg eltz mal einen besuch abstatten und ihr dann sicherlich ein bild schicken.

auch die schönste zeit geht irgendwann mal vorbei und der abschied fällt schwer. wir hätten es definitiv nicht besser antreffen können.

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