Lo sforzo decennale del team per studiare il mercurio nei leoni marini di Steller nelle Isole Aleutine – la striscia di isole che si estende tra Russia e Alaska e separa il Mare di Bering e l’Oceano Pacifico – ha rivelato che il numero di cuccioli nati con livelli potenzialmente pericolosi di mercurio nel sangue e nel pelo sono aumentati di oltre il 50% dal 2011 al 2018 prima di stabilizzarsi nel 2019.

Il mercurio, un "metallo pesante", un elemento non essenziale, può essere tossico per alcuni animali, compreso l'uomo, ad alte concentrazioni. Varie forme di mercurio possono essere introdotte nell'ambiente attraverso le emissioni derivanti dalle attività umane; può anche essere introdotto naturalmente attraverso l'attività sismica (come i vulcani) e lo scioglimento del permafrost, rendendo più difficile individuare la causa del suo aumento nella rete alimentare.

Prima di unirsi alla facoltà della Texas A&M come professore di tossicologia veterinaria presso la Scuola di Medicina Veterinaria e Scienze Biomediche (VMBS), il dottor Todd O'Hara era un tossicologo dell'Alaska che condusse studi sulla sicurezza dei livelli di mercurio nell'oceano e nel mare. rete alimentare.

"Anche se i nostri risultati non hanno indicato una minaccia immediata per gli esseri umani attraverso ciò che mangiamo da questa parte dell'oceano, hanno sollevato interrogativi su come il mercurio e altri elementi possano continuare a cambiare in alcuni dei pesci che mangiamo ora con l'aumento della temperatura dell'oceano. le tendenze continuano", ha affermato O'Hara

I livelli di mercurio trovati nei cuccioli in un'area in gran parte remota hanno portato il team ad estendere i propri sforzi di ricerca alla ricerca della causa e ad esaminare i cambiamenti in altri elementi nelle popolazioni di leoni marini di Steller.

Il team sta cercando di determinare se esiste una correlazione tra livelli più elevati di mercurio nei cuccioli di leoni marini e il declino della popolazione.

'Metalli pesanti' e salute

I leoni marini di Steller sono stati aggiunti all'elenco delle specie a rischio di estinzione negli anni '90, ma le loro popolazioni hanno iniziato a riprendersi in alcune parti delle Isole Aleutine all'inizio degli anni 2000, con la cancellazione della popolazione orientale nel 2013.

Per scoprire perché alcuni gruppi sono rimasti in declino, i ricercatori hanno collaborato con la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e la pesca commerciale tramite Ocean Peace Inc. per raccogliere informazioni sulle diverse popolazioni delle colonie in cui vengono studiati i cuccioli e le loro prede.

"Quando abbiamo iniziato questa ricerca nel sud-est dell'Alaska, abbiamo trovato pochissimi cuccioli con livelli allarmanti di mercurio", ha affermato la dottoressa Lorrie Rea, professoressa di ricerca presso l'Università dell'Alaska Fairbanks (UAF) che svolge un ruolo significativo nel team di ricerca sul mare di Steller. programma di ricerca sui leoni.

"Una volta arrivati ​​alle Isole Aleutine Occidentali, abbiamo trovato cuccioli con concentrazioni di mercurio da tre a quattro volte superiori a quelle più alte che abbiamo visto in altre regioni. Mentre ci spostavamo verso la Russia lungo la catena delle Isole Aleutine, le concentrazioni sono scese di nuovo, quindi è quasi come una curva a forma di campana."

I ricercatori avevano scoperto una regione con concentrazioni di mercurio più elevate nei cuccioli di leoni marini di Steller lungo questa catena di isole.

I ricercatori hanno anche scoperto che tra le popolazioni nelle diverse regioni delle Isole Aleutine, quelle con livelli di mercurio più elevati si sovrapponevano alle popolazioni che ancora lottavano per recuperare il proprio numero. Ciò ha portato il team a indagare sull'aumento del mercurio come possibile contributo alla mancata ripresa della popolazione dei leoni marini.

Il team ha scoperto una relazione tra i cuccioli di leoni marini di Steller con alti livelli di mercurio e alcuni tipi di pesci nella dieta delle loro madri.

O'Hara ha affermato che la preoccupazione maggiore è il trasferimento del mercurio al feto, che è vulnerabile agli effetti avversi.

"È noto che il mercurio ha un impatto negativo sulla salute immunitaria negli esseri umani e una delle studentesse laureate di Todd, Stephanie Kennedy, ha stabilito che ha un effetto simile in animali come i leoni marini di Steller", ha detto Rea.

I livelli di mercurio possono anche influenzare la capacità del corpo di risolvere lo stress ossidativo, che danneggia la salute generale mantenendo i livelli di antiossidanti relativamente bassi e causando la rottura dei tessuti nel tempo. Pertanto, il team ha deciso di includere molti elementi essenziali, come il selenio, nello sforzo di ricerca.

"Lo stress ossidativo è particolarmente importante per i mammiferi subacquei come i leoni marini perché subiscono lunghe apnee quando vanno a cercare cibo o a cacciare i pesci", ha detto Rea. "Una lunga apnea consuma molto ossigeno, quindi avere questa capacità di contrastare lo stress ossidativo è importante per il loro foraggiamento quotidiano."

O'Hara ha affermato che è noto che molti processi dipendenti dal selenio sono coinvolti in questa protezione e svolgono anche un ruolo nella protezione dalla tossicosi da mercurio o dall'avvelenamento.

Rivelatori di metalli

Dopo aver scoperto le differenze nei livelli di mercurio tra le popolazioni di leoni marini di Steller in diversi punti lungo le Isole Aleutine, il team ha deciso di determinare se anche altri elementi variassero nei cuccioli.

Il team ha collaborato con la dottoressa Daniela "Hanny" Alejandra Murillo Cisneros, ricercatrice post-dottorato presso il Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste con sede a La Paz, la capitale della Bassa California del Sud, in Messico.

Cisneros è l'autore principale di un manoscritto presentato di recente che riporta questi elementi nei leoni marini di Steller. Ha scoperto differenze in numerosi elementi nei capelli e nel sangue dei cuccioli di leoni marini di Steller tra le popolazioni delle regioni delle Isole Aleutine. Nei capelli, tutti i 12 elementi misurati erano diversi in base alla regione, ad eccezione dello zinco, in base a una caratteristica oceanografica distinta, il Passo Amchitka.

La sua scoperta ha dimostrato che le posizioni geografiche delle popolazioni svolgono un ruolo significativo nell'esposizione dei leoni marini di Steller sia a elementi non essenziali, che sono potenzialmente tossici, sia a elementi essenziali, necessari per una buona salute. Pertanto, gli investigatori devono considerare le carenze degli elementi essenziali e non solo quelli che potrebbero essere dannosi o tossici.

"Sei quello che mangi, e questa ricerca lo riflette", ha detto Cisneros. "Quello che abbiamo scoperto è che ci sono differenze significative nella composizione chimica delle fonti di cibo disponibili in ciascuna di queste regioni, e tali differenze si riflettono nelle popolazioni di leoni marini di Steller. Stiamo osservando molto da vicino le prede ora, e alcuni dei le specie preda sono un alimento importante per l'uomo."

Le scoperte elementari di Cisneros forniscono anche la prova che il Passo oceanico Amchitka, situato vicino al centro delle Isole Aleutine, dove la "curva a campana" precedentemente menzionata aumenta i livelli di mercurio dei cuccioli di leoni marini di Steller, funziona come una barriera sotto la superficie dell'oceano che sembra guidare la diversa composizione chimica dei leoni marini di Steller a est e a ovest del passo.

"Non possiamo vedere visivamente alcune barriere o divisioni nell'oceano perché sono così profonde e così complicate", ha detto O'Hara. "Sulla base dei nostri studi sui pesci e sui leoni marini di Steller, stiamo dimostrando che questo semplice passaggio ha diviso l'oceano dal punto di vista biologico, fisico e chimico."

Implicazioni per la salute umana

Il pesce nei negozi di alimentari di tutto il mondo proviene dalle stesse acque in cui si nutrono i leoni marini di Steller, rendendo importante per gli esseri umani prestare molta attenzione al mercurio e ad altri elementi nella dieta dei leoni marini di Steller. Il team considera il leone marino una sentinella ambientale.

Per fortuna, l’industria della pesca sta aiutando i gruppi di ricerca a studiare i livelli di mercurio donando pesce alla ricerca accademica e sostegno finanziario per l’analisi degli oligoelementi condotta presso il VMBS. Finora, la pesca commerciale ha donato circa 1.500 pesci provenienti dalla regione delle Isole Aleutine.

"Tutti coloro che lavorano per trovare queste risposte, dal ricercatore alla NOAA al pescatore che dona pesce, vogliamo tutti un processo decisionale basato sulla scienza", ha affermato O'Hara.

Grazie al sostegno dell'industria della pesca, i ricercatori hanno potuto testare i pesci donati per rilevare marcatori dietetici, mercurio e oligoelementi come il selenio.

"La cosa buona per la salute umana è che dei 1.500 pesci, abbiamo trovato solo circa 13 che avevano concentrazioni di mercurio superiori ai livelli consigliati per il consumo umano, e la maggior parte dei 13 erano lord irlandesi gialli, che sono un pesce spinoso non tipicamente inclusi nel pesce venduto agli esseri umani", ha detto Rea.

Alla ricerca di risposte

I ricercatori sottolineano che non stanno saltando alle conclusioni su cosa stia causando l'aumento dei livelli di mercurio o lo stallo nella ripresa della popolazione di leoni marini su alcune isole.

"È importante notare che questi risultati finora dimostrano una correlazione, o che queste cose sono accadute contemporaneamente, e non una causalità, il che significherebbe che un evento ha causato l'altro", ha detto O'Hara.

Mentre il gruppo di ricerca continua il suo lavoro nelle Isole Aleutine, O'Hara, Rea e Cisneros hanno affermato di essere grati per la natura collaborativa del loro lavoro come tossicologi.

"Scoperte come questa e la continua ricerca di risposte richiedono davvero un villaggio", ha detto Rea. "Questa ricerca riunisce accademici di tutto il mondo che contribuiscono con molteplici prospettive e con il supporto di vari settori e agenzie con un interesse acquisito per ciò che stiamo scoprendo."

I team imparano gli uni dagli altri oltre confine per determinare quali sono gli approcci migliori per comprendere gli oligoelementi nell'Oceano Pacifico e i cambiamenti nella temperatura e nel pH dell'oceano.

O'Hara ha affermato che questo lavoro evidenzia il fatto che l'impatto delle persone sull'oceano ha molti effetti potenziali che non sono intuitivamente evidenti, e che i cambiamenti nei livelli di mercurio nella vita oceanica possono essere guidati da molti fattori.

"Troviamo risposte nei singoli progetti, ma queste si uniscono come pezzi di un puzzle per costruire un quadro più ampio", ha affermato Rea. "Non comprenderemo appieno cosa sta succedendo ai leoni marini di Steller finché non capiremo cosa sta succedendo al loro ambiente, quindi c'è ancora molto lavoro da fare con altre agenzie e continuare la nostra collaborazione accademica e industriale è la chiave del nostro successo."

Altri ricercatori coinvolti nella scoperta delle differenze regionali includono quelli del Trace Elements Research Laboratory (TERL) del Dipartimento di bioscienze integrative veterinarie (VIBS). Il loro articolo è pubblicato su Science of The Total Environment .

Il lavoro correlato e rilevante in Messico (guidato da Cisneros), pubblicato nel Marine Pollution Bulletin , include i risultati delle concentrazioni di mercurio e selenio nei leoni marini della California che ruspanti nel Golfo della California, in Messico. Tra i contributori alla ricerca internazionale in Messico e Alaska figurano il Dott. Robert Taylor, direttore del TERL; la dottoressa Jill Hiney del VIBS; Dott. Carlos A. Rosado Berrios del VIBS; il dottor Ben Barst dell'UAF; e la studentessa laureata Michelle Trifari dell'UAF; tra molti altri.