Antibiotice ascunse în râul Piracicaba și în peștele consumat: plante acvatice, soluție promițătoare cu riscuri neașteptate

Sursa foto: Sciencedaily

Contaminarea invizibilă care pune semne de întrebare asupra siguranței alimentare

O echipă de cercetători de la Centrul pentru Energie Nucleară în Agricultură al Universității din São Paulo (CENA-USP) a identificat mai multe clase de antibiotice în apele râului Piracicaba, un curs principal de apă din statul São Paulo, Brazilia. Studiul, publicat în revista Environmental Sciences Europe, arată nu doar prezența acestor substanțe în apă și sedimente, ci și acumularea lor în pești capturați pentru consum, semnalând potențiale riscuri pentru sănătatea publică și pentru ecosisteme.

Abordare integrată pentru a înțelege amploarea problemei

Investigația, condusă de Patrícia Alexandre Evangelista cu sprijinul FAPESP, a combinat monitorizare de mediu, studii despre bioacumularea poluanților în organisme, analize ale daunelor genetice produse în fauna acvatică și experimente de fitoremediere cu plante acvatice. Această strategie multiplă a permis echipei să evalueze atât amploarea poluării cu antibiotice generate de uzul uman și veterinar, cât și potențialele metode naturale de atenuare a impactului.

Surse de poluare și model de sezonalitate

Mostrele au fost colectate în apropierea barajului Santa Maria da Serra, aproape de rezervorul Barra Bonita, o zonă în care contaminanții se concentrează din bazinele hidrografice învecinate. Regiunea primește aporturi din surse diverse: ape uzate tratate, ape uzate domestice, producție acvicolă, ferme de porci și aporturi agricole. Cercetătorii au analizat probe de apă, sedimente și pești atât în sezonul ploios, cât și în sezonul secetos.

Au fost monitorizate 12 antibiotice utilizate frecvent, aparținând unor grupuri precum tetracicline, fluoroquinolone, sulfonamide și phenoli. Analiza a reliefat un pattern clar de sezonalitate: în sezonul ploios majoritatea antibioticelor aveau concentrații sub limitele de detecție, în timp ce în sezonul secetos, când volumul apei scade și contaminanții se concentrează, au fost detectate diferite compuși.

Valorile măsurate variau de la nanograme pe litru în apă până la micrograme pe kilogram în sedimente. Anumite antibiotice, inclusiv enrofloxacin și anumite sulfonamide, au fost găsite în sedimente la niveluri mai ridicate decât cele raportate în studii similare la nivel mondial. Deoarece sedimentele sunt bogate în materie organică și nutrienți precum fosfor, calciu și magneziu, ele pot stoca aceste compuși și pot elibera treptat poluanții în mediul acvatic.

Un antibiotic interzis, descoperit în peștele consumat local

Una dintre constatările cele mai alarmante ale studiului a fost detectarea cloramfenicolului în lambari (Astyanax sp.) colectați de la pescari locali din regiunea Barra Bonita. Cloramfenicolul este un antibiotic al cărui uz este interzis în cresterea animalelor destinate consumului în Brazilia, din cauza riscurilor sale toxice.

Substanța a apărut doar în sezonul secetos, la niveluri de ordinul zecilor de micrograme pe kilogram. Având în vedere că lambari sunt consumați pe scară largă în regiune, prezența cloramfenicolului în țesuturile acestor pești ridică semne serioase de întrebare în privința expunerii populației la reziduuri medicamentoase prin alimentație.

Evangelista explică faptul că cloramfenicolul și enrofloxacin au fost selectate pentru experimente detaliate de laborator datorită importanței lor pentru sănătatea mediului și a oamenilor. Enrofloxacin este utilizat pe scară largă în creșterea animalelor, inclusiv în acvacultură, precum și în medicina umană, în timp ce cloramfenicolul, deși interzis pentru animale de producție, persistă ca un marker al contaminării istorice și al persistenței poluării.

Pot planta acvatică Salvinia auriculata să curățe apa?

O parte centrală a studiului a fost evaluarea potențialului plantei acvatice Salvinia auriculata, o specie plutitoare frecvent considerată invazivă, în eliminarea antibioticelor din apă. În experimente controlate, planta a fost expusă atât la concentrații tipice de mediu, cât și la niveluri de 100 de ori mai mari pentru enrofloxacin și cloramfenicol. Cercetătorii au folosit compuși marcați cu carbon-14 pentru a urmări precis deplasarea antibioticelor prin apă, plantă și pește.

Rezultatele au arătat o eficiență înaltă a Salvinia în eliminarea enrofloxacinului: în tratamente cu biomasă vegetală mai mare, peste 95% din antibiotic a fost îndepărtat din apă în câteva zile, iar timpul de înjumătățire al compusului a scăzut la aproximativ două până la trei zile. În cazul cloramfenicolului, însă, eliminarea a fost mai lentă și parțială: planta a reușit să îndepărteze între 30% și 45% din antibiotic din apă, cu timpi de înjumătățire cuprinsi între 16 și 20 de zile, indicând o persistență mai mare a acestui compus în mediu.

Tehnicile de imagistică au demonstrat că antibioticele se acumulează în principal în rădăcinile plantei, sugerând că absorbția la nivelul rădăcinilor și filtrarea joacă un rol esențial în mecanismul de îndepărtare.

Efecte complexe asupra expunerii peștilor

Un rezultat important al cercetării a fost că reducerea cantității de antibiotice din apă nu înseamnă întotdeauna o scădere proporțională a absorbției de către pești. Enrofloxacin s-a comportat în special prin menținerea în stare dizolvată în apă și a fost eliminat relativ rapid de lambari, având un timp de înjumătățire în organism de aproximativ 21 de zile și o acumulare redusă în țesuturi. În contrast, cloramfenicol a persistat mult mai mult în pești, cu un timp de înjumătățire care depășește 90 de zile și o tendință pronunțată de bioacumulare în țesuturi.

Prezența lui Salvinia auriculata a modificat aceste dinamici: deși planta a redus nivelurile de antibiotice din apă, în anumite situații a crescut viteza de absorbție a acestora de către pești. O explicație posibilă este că planta alterează forma chimică a antibioticelor, transformându-le într-o stare mai ușor de asimilat de organismele acvatice.

După cum observează Evangelista, folosirea plantelor ca „bureți” pentru contaminanți nu este un lucru simplu. Prezența macrofitei schimbă întregul sistem, inclusiv modul în care organismul intră în contact cu contaminantul, ceea ce impune o analiză atentă a beneficiilor și riscurilor înainte de a implementa astfel de soluții pe scară largă.

Daune la nivel genetic și efecte protectoare parțiale

Studiul a evaluat și deteriorările genetice produse în pești. Cloramfenicol a crescut semnificativ daunele la nivelul ADN-ului, măsurate prin modificări în celulele sanguine, precum micronuclee și alte anomalii. Cu toate acestea, prezența lui Salvinia auriculata a redus aceste daune și le-a adus aproape de nivelurile observate în grupurile martor. În schimb, în cazul enrofloxacinului, prezența plantei nu a redus semnificativ efectele genetice observate.

Interpretarea propusă de cercetători este că, în cazul cloramfenicolului, planta poate genera subproduși mai puțin genotoxici sau poate elibera compuși antioxidativi în rizosferă, reducând stresul oxidativ la pești. Pe de altă parte, enrofloxacinul este chimic mai stabil și poate produce metaboliți persistenți și potențial toxici, a căror acțiune nu este neutralizată de către macrofită.

Promisiuni și limite ale soluțiilor bazate pe natură

Evangelista subliniază că Salvinia auriculata nu reprezintă o soluție simplă și universală pentru poluarea cu antibiotice. Deși prezintă potențial, există limitări importante. Una dintre îngrijorările majore este gestionarea biomasei după ce planta a absorbit contaminanții: dacă nu este îndepărtată și tratată corespunzător, aceasta ar putea elibera antibioticele înapoi în mediu.

Totuși, plantele acvatice ar putea oferi o opțiune cu costuri reduse pentru reducerea poluării, în special în zone unde metodele avansate de tratare, precum ozonarea sau alte procese oxidative, sunt prohibitiv de scumpe. Studiul demonstrează că problema este reală, măsurabilă și complexă, iar orice strategie de intervenție trebuie să ia în considerare nu doar eliminarea contaminantului din mediu, ci și efectele sale biologice și ecologice.

O problemă cu implicații pentru sănătatea publică și biodiversitate

Valdemar Luiz Tornisielo, coordonatorul cercetării și coautor al articolului, atrage atenția asupra consecințelor mai largi: detectarea reziduurilor de antibiotice în apă, sedimente și pești din râul Piracicaba ilustrează impactul activităților umane asupra mediului. Rezistența microbiană la antibiotice poate conduce la apariția unor bacterii multirezistente în mediu. Totuși, studiul a produs rezultate pozitive cu soluții de mediu cu costuri reduse și a permis o înțelegere mai bună a funcționării integrate a ecosistemelor acvatice și a utilizării tehnicilor naturale eficiente pentru atenuarea impactului.

Contribuțiile tehnice la acest demers au inclus utilizarea de molecule radiomarcare furnizate de Agenția Internațională pentru Energie Atomică (IAEA), care au permis urmărirea precisă a traseului antibioticelor între apă, plantă și pește.

Date bibliografice și acces la studiul științific

Articolul științific care documentează aceste rezultate este:

Patrícia Alexandre Evangelista, Ítallo Cristian da Silva de Oliveira, Felipe Machado de Oliveira Lourenço, Nicoli Gomes de Moraes, Rodrigo Floriano Pimpinato, Henrique Alves de Moraes, Walther Henrique Almeida Meneghini, Valdemar Luiz Tornisielo. Integrated approach for assessing and mitigating antibiotic contamination in natural waters using bioaccumulation and phytoremediation. Environmental Sciences Europe, 2025; 38 (1) DOI: 10.1186/s12302-025-01275-7.

O prezentare a rezultatelor este disponibilă și prin materialele furnizate de Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Materiale FAPESP) și prin comunicarea publicată pe site-ul ScienceDaily (ScienceDaily: Hidden antibiotics in river fish spark new food safety fears).

Studiul subliniază necesitatea adoptării unei perspective integrate în gestionarea poluării cu antibiotice: monitorizare sezonieră, identificarea surselor de contaminare, evaluări ecotoxicologice pe organisme locale și testarea atentă a tehnicilor naturale de atenuare, inclusiv planuri de gestionare a biomasei rezultate din fitoremediere.