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I coralli convertono i prodotti chimici della protezione solare in un veleno che li uccide

Immagine di una barriera corallina.

Le autorità mediche hanno passato anni a convincere le persone a usare la protezione solare per limitare la loro esposizione ai raggi UV. Ma questi sforzi hanno avuto una piccola battuta d’arresto, poiché diversi resort hanno recentemente vietato l’uso della crema solare da parte dei bagnanti. Questi divieti sono entrati in vigore dopo che è stato scoperto che le acque locali hanno livelli elevati di alcune sostanze chimiche nei filtri solari, che sono stati collegati alla salute inferiore delle vicine barriere coralline.

Diversi studi hanno dimostrato che un componente specifico della protezione solare, una sostanza chimica chiamata ossibenzone, è alla radice del problema. Ma il meccanismo con cui l’ossibenzone potrebbe danneggiare i coralli non era chiaro. E senza questa comprensione, è difficile dire quali filtri solari potrebbero rappresentare un rischio.

Ora i ricercatori della Stanford University hanno identificato il problema. I coralli convertono l’ossibenzone da una sostanza chimica che può assorbire in modo innocuo la luce UV in una che danneggia le molecole biologiche dopo l’esposizione ai raggi UV. E ci sono prove che lo sbiancamento dei coralli stia peggiorando la situazione poiché il corallo è meno in grado di resistere all’esposizione.

Non dovrebbe essere un problema

Invece di lavorare con i coralli, che crescono lentamente, i ricercatori hanno svolto la maggior parte del loro lavoro sul loro parente evolutivo, l’anemone. E hanno appena iniziato confermando che l’ossibenzone è un problema anche in questi organismi, testando la crescita in condizioni diverse. Gli anemoni sani esposti a un ciclo di luce UV giorno-notte sono cresciuti bene. Ma aggiungi l’ossibenzone e ci sono volute poco più di due settimane per far morire tutti gli anemoni.

Curiosamente, tuttavia, senza il ciclo giorno-notte, l’ossibenzone non ha avuto alcun effetto sulla sopravvivenza dell’anemone. Ci sono volute sia la luce chimica che quella UV per uccidere gli animali. Questo risultato ha poco senso. Utilizziamo l’ossibenzone come protezione solare proprio perché dissipa in modo innocuo l’energia dei raggi UV. Ma in questi animali, i raggi UV hanno trasformato la sostanza chimica in un killer.

Quindi i ricercatori hanno ipotizzato che l’ossibenzone non fosse l’assassino. Molte sostanze chimiche, una volta all’interno delle cellule, entrano in contatto con enzimi che catalizzano le reazioni con esse, risultando in una sostanza chimica correlata ma diversa. In alcuni casi, ciò è dovuto al fatto che gli enzimi vengono utilizzati per disintossicare una serie di sostanze chimiche correlate. Altri casi riguardano un incidente causato da due sostanze chimiche che sembrano solo sufficientemente simili. Qualunque sia la ragione, la sostanza chimica che entra nelle cellule potrebbe non essere la sostanza chimica che cambia il modo in cui le cellule si comportano (questo è spesso il caso dei farmaci).

Per scoprire se era il caso qui, i ricercatori hanno esposto gli anemoni all’ossibenzone per 18 ore, li hanno macinati e hanno cercato sostanze chimiche correlate nel loro contenuto. Hanno scoperto che la maggior parte della sostanza chimica è rimasta attaccata al glucosio.

In provetta, l’ossibenzone non subisce reazioni che sembrano danneggiare le biomolecole. Ma una volta che il glucosio è legato, la luce UV fa sì che la forma legata al glucosio alteri chimicamente alcune biomolecole. Vale a dire catalitico, il che significa che nel processo non è stato consumato glucosio-ossibenzone. Ciò significa che non ci vuole molto per fare danni significativi.

La situazione peggiora

Nella ricerca dei derivati ​​chimici dell’ossibenzone, i ricercatori hanno scoperto che gran parte del materiale non era nelle cellule dell’anemone; Invece, è stato trovato nei microrganismi simbionti associati all’anemone. Questa scoperta suggeriva in una certa misura che la presenza dei simbionti proteggesse gli anemoni dagli effetti tossici dell’ossibenzone modificato.

Per confermare ciò, si sono rivolti a una specie di corallo che può sbiancare, il che significa la perdita dei suoi simbionti microbici. Quando presenti, i simbionti hanno ingerito abbastanza glucosio-ossibenzone per proteggere completamente il corallo dagli effetti letali dei raggi UV (infatti, qualsiasi ossibenzone inalterato potrebbe fornire una certa protezione). Ma in una versione sbiancata dello stesso corallo, il glucosio ossibenzone è di nuovo letale. Questa scoperta aumenta il rischio che la protezione solare sia particolarmente pericolosa dopo un evento di sbiancamento dei coralli.

I ricercatori sospettano che tutto questo sia probabilmente un grave incidente. L’enzima che aggiunge il glucosio a questa sostanza chimica è stato probabilmente progettato semplicemente per rendere le tossine più solubili e quindi più facili da eliminare. E il fatto che l’ossibenzone sia eccellente nell’assorbire la luce UV lo rende un’ottima crema solare e ha maggiori probabilità di utilizzare quell’energia in modi sfortunati una volta modificata.

La buona notizia è che ora che abbiamo identificato il meccanismo in gioco, abbiamo maggiori possibilità di scoprire altre sostanze chimiche che potrebbero causare problemi simili. Sapere questo potrebbe permetterci di progettare creme solari che hanno meno probabilità di avere questi effetti collaterali inaspettati.

Scienza, 2022. DOI: 10.1126/science.abn2600 (Informazioni sui DOI).

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