Projekti / Programi
Ekotoksinologija in ekotoksikologija
01. januar 1999
- 30. april 2002
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B260 |
Biomedicinske vede |
Hidrobiologija, morska biologija, ekologija voda, limnologija |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
| P310 |
Naravoslovno-matematične vede |
Beljakovine, encimologija |
| B700 |
Biomedicinske vede |
Okoljsko zdravstvo |
| B680 |
Biomedicinske vede |
Javno zdravstvo, epidemiologija |
| B270 |
Biomedicinske vede |
Rastlinska ekologija |
cianobakterije-mikrocistini-hepatotoksini-Microcystis aeruginosa-celične kulture-fitoplankton-cvetenje-toksičnost-ekologija- toksinologija-biodiverziteta-proteinske fosfataze-celična delitev-biotoksini-encimski inhibitorji-HPLC-citogenetska bioindikacija
Raziskovalci (8)
Organizacije (1)
Povzetek
Cvetenja cianobakterij so globalni pojav, ki bo dolgoročno gledano eden največjih problemov človeštva v naslednjem tisočletju. Tesno so povezana z vse večjo in hitrejšo eutrofizacijo voda, kar jetudi njihov neposredni vzrok. Eutrofizacija je sicer naravni pojav, ki ga človek z nenadzorovanim prekomernim vnašanjem hranil v vode močno pospešuje. Najbolj očitna posledica takšnega ravnanja so masovno pojavljanje cianobakterij v površinskih vodah, ki na eni strani zmanjšujejo njihovo uporabnost, na drugi pa predstavljajo grožnjo za zdravje ljudi in živali. Nekateri rodovi oziroma njihovi soji proizvajajo hepatotoksične peptide, ki so tumorski pospeševalci, vplivajo na genetski material in kot je ugotovljeno v zadnjem času lahko celo pozročajo nastanek novih rakastih tvorb. Visoke koncentracije teh snovi v vodah sovpadajo z prekomernim razmnoževanjem cianobakterij, predvsem pa z njihovim propadom. Cilje našega programa lahko v groben razdelimo na kratkoročne in dolgoročne. Kratkoročni cilji so ugotoviti razširjenost tega pojava pri nas in ogroženost naših voda ter vpliv toksičnih snovi na okolje in na živa bitja. Dolgoročni cilj je spremeniti način gospodarjenja z vodami saj je materialna škoda, ki jo povzročajo cianobakterije ogromna in je lahko neposredna ali posredna. Onesnažene površinske vode v katerih cvetijo cianobakterije so praktično neuporabne celo za tehnološke namene, njihovo čiščenje je zapleteno in drago. Posredni vpliv vidimo v propadanju komercialno zanimivih vrst v ogroženih vodnih telesih, kot so kvalitetne vrste rib, v zmanjševanju biodiverzitete na splošno, kakor tudi v ogrožanju zdravja ljudi in živali, ki prihajajo z njimi v stik. Program obsega proučevanje dinamike tega pojava pri nas, s posebnim povdarkom na študiju razmer, ki do njega pripeljejo. Mikrocistini so najpogostejše toksične snovi, ki jih proizvajajo cianobakterije. Ugotovili smo že, da vplivajo pospeševalno na cvetenja tako samih cianobakterij, kakor tudi na druge fitoplanktonske vrste. Njihova ekološka vloga še ni dokončno razjasnjena, vendar z ugotovitvami o pospeševanju rasti in o njihovem vplivu na tvorbo cianobakterijskih gošč se nam razkrivajo nekateri odgovori, ki jih lahko koristno uporabimo pri nadzorovanju tega pojava. Program je sestavljem iz dveh osnovnih sklopov. Monitoringa, s čimer dobimo dodatne informacije o razširjenosti in dinamiki cvetenj, o vrstah, ki najbolj ogrožajo naše vode, o okoliščinah pri katerih lahko pojav pričakujemo in o nivoju proizvajanja toksičnih snovi (tako hepatotoksinov kot nevrotoksinov). Velika količina podatkov, ki jo na ta način dobimo zahteva posebno obdelavo. V ta namen smo že pripravili računalniški program, ki je zmožem tako bazo obelovati in s pomočjo katerega bodo različni vplivi objektivno obdelani in primerjani med seboj. Drugi sklop je laboratorijski, kjer bomo s pomočjo in vitro gojenih kultur različnih fitoplanktonskih vrst proučevali vpliv hepatotoksinov na njihovo rast in razvoj. Vpeljali smo že kvantitativne in kvalitativne metode s pomočjo kromatografije visoke ločljivosti, ki jih bomo nadgradili še z metodo za ugotavljanje inhibicije proteinskih fosfataz. Končni cilj našega programa je preprečevanje razširjanja cianobakterijskih cvetenj s pomočjo poznavanja mehanizma njihovega nastanka. S citogenetsko bioindikacijo bomo proučevali vplive raznih genotoksičnih dejavnikov okolja na višje rastline naravnih vodnih in kopenskih rastišč.
Pomen za razvoj znanosti
Polutanti škodljivo vplivajo na zdravje ljudi, živali, rastlinstvo in s tem biodiverziteto, to je na zdravje samega ekosistema. Raziskave delovanja mikrocistinov na celičnem nivoju in njihovi toksični vplivi na sesalce in ptiče so predvsem v skrbi za naše zdravje poglobljene in izredno razvejane. Študij pojava se vodi predvsem v tej antropocentrični smeri, zanemarjeno pa je proučevanje vloge teh snovi v ekosistemu tudi zaradi zapletene interpretacije rezultatov, saj imamo opraviti z velikim številom različnih vrst in zaradi dinamike pojava samega. Zavedati se moramo, da samo s poznavanjem resnične vloge mikrocistinov v metabolizmu proizvajalca lahko ta pojav tudi nadzorujemo in usmerjamo. Po naših prvih že objavljenih rezultatih lahko sklepamo, da mikrocistini delujejo kot rastni regulatorji. To dejstvo odpira vrsto možnih uporab teh snovi pri proučevanju rasti drugih organizmov, v začetku predvsem alg in njihovega prilagajanja na različne svetlobne jakosti. Naše raziskave bodo tako doprinesle nova spoznanja ne samo pri razjasnitvi vzrokov za nastanek in razvoj cianobakterijskih cvetenj, ki danes siromašijo površinske vodne vire, temveč omogočile tudi njihov nadzor. Dodatno se odpirajo nove možnosti za uporabo mikrocistinov v biotehnologiji. Njihovo delovanje na rast, na celično delitev in na fotosintetski aparat odpira tudi možnosti za komercialno uporabo. Citogenetska bioindikacija prispeva k poznavanju učinkov izpostavljenosti rastlin škodljivim faktorjem okolja in dajejo bazične podatke o genski pestrosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Površinski vodni viri so za našo državo izrednega pomena. Tako naravni (jezera) kot umetni (zadrževalniki, ribniki,..) se uporabljajo od turistično-rekreativnih do tehnoloških namenov. Vse ogrožajo cianobakterijska cvetenja zaradi njihove prevelike obremenjenosti s hranilnimi snovmi in to z vedno večjo frekvenco in razsežnostjo. Pri umetnih kot so na primer zadrževalniki, je napaka narejena že pri načrtovanju. Slaba priprava osnove botruje k prezgodnji eutrofizaciji. Zato moramo pri načrtovanju posvetiti temu problemu več pozornosti. Vsa vodna telesa naj bi služila več namenom, ki pa jih cvetenja preprečujejo. S stališča njihove uporabe moramo cvetenja omejiti in v končni fazi preprečiti, kar nam omogoča le globlje poznavanje ekološkega problema. Ogrožanje zdravja je naslednji velik spremljajoči pojav. Velike količine toksičnih snovi ob cvetenjih ogrožajo ljudi in živali posredno in neposredno. Veliko število vodnih teles služi tudi kot izmenjevalnik podtalnice s površinskimi oziroma atmosferskimi vodami. Mikrocistini, ki se tvorijo v takšnih telesih, lahko prodrejo v podtalnico ter od tam v zajetja pitne vode. Takšen primer smo imeli v SV Sloveniji pri gradnji avtoceste proti Mariboru. Propad toksičnega cvetenja cianobakterij v izmenjevalnikih v bližini črapališč pitne vode (Dobrovci) je povzročil vdor mikrocistinov v vodna zajetja, kar smo ugotovili z analizo pitne vode. Tudi v okviru EU se pripravlja zakonodaja, ki bo predpisovala nadzor nad vsebnostjo mikrocistinov vodah. Nadzor nad toksičnimi cvetenji je zato nujen, pridobljeno znanje pa bo omogočilo učinkovito spremljanje možnih negativnih vplivov. Odkrili smo, da mikrocistini delujejo na nekatere vrste kot rastni regulatorji. Ta njihova biološko aktivnost je zanimiva ne samo z znanstveno razsikovalnega vidika, temveč ima potencialne možnosti uporabe v biotehnologiji. Predvsem je zanimivo njihovo delovanje na fotosintetični aparat. Nekatere autotrofne vrste lahko ob prisotnosti mikrocistinov bolje izkoriščajo svetlobne pogoje za rast in hitrejši razvoj. Rezultati citogenetskih in citotaksonomskih raziskav pa so pomembni za poznavanje genske in s tem biološke raznovrstnosti, kar je s podpisom mednarodnih sporazumov postala obveznost naše države.
