Miljøgift gør orm kuldskære
Nogle miljøgifte er mere skadelige i et koldt klima end i et varmt, fordi de påvirker temperaturfølsomheden hos visse organismer. Nu har forskere fra tre danske universiteter sammen påvist hvordan. Det kan give mere præcise risikovurderinger af forurening, navnlig i Arktis.
Forestil dig at tilhøre en dyreart, som gennem millioner af år har tilpasset sig polarkulden, og så blive udsat for et stof, der gør kulde livsfarlig for dig. Og du bor i Grønland. Du hedder i denne sammenhæng enkytræ (latin: Enchytraeus albidus) og er en lille hvid regnorm, mens stoffet hedder nonylfenol og kommer fra brugen af bl.a. vaskemidler, pesticider og kosmetik.
Nonylfenol mistænkes for at være hormonforstyrrende, men for ormen har det endnu en grim bivirkning: Stoffet hæmmer dens evne til at frostsikre cellerne i sin krop.
Flydende membraner – og kunstige
Når vekselvarme dyr udsættes for kulde, bliver deres cellemembraner stive, og det er skidt, for cellemembraner skal have en vis fluiditet, for at eksempelvis transport-proteiner kan pumpe molekyler og ioner ind og ud af cellerne på den rigtige måde. Omvendt kan varme også være et problem, for så kan cellemembranen blive for flydende, og så fungerer transport-proteinerne heller ikke optimalt.
Heldigvis kan enkytræer – og mange andre vekselvarme dyr – normalt justere fluiditeten i membranerne ved at ændre på fedtsammensætningen i dem.
Nu viser det sig så, at nonylfenol gør ormens cellemembraner mere stive, så den dårligere kan tåle kulde. Det har forskere fra Aarhus Universitet, Syddansk Universitet og Roskilde Universitet påvist ved hjælp af forsøg med kunstige cellemembraner.
Realistisk cocktail
Forsøgene kan bane vej for mere præcise vurderinger af risikoen for, at miljøgifte påvirker økosystemer – det, som kaldes økotoksikologi.
”Normalt, når man laver økotoksikologiske risikovurderinger for miljøfremmede stoffer, laver man forsøg med forskellige organismer ved stuetemperatur, eller i hvert fald ved optimal temperatur for de pågældende organismer. Men i naturen har organismerne kun sjældent optimale forhold, de stresses af høje eller lave temperaturer, tørke eller sygdom. Man risikerer at undervurdere stoffernes reelle effekt i naturen,” forklarer forskningsprojektets leder, biologiprofessor Martin Holmstrup fra Aarhus Universitet.
Hans forskerhold har gennem flere år testet mange forskellige miljøfremmede stoffer ved lav og høj temperatur eller tørke, og set synergier mellem effekten af miljøfremmede stoffer og f.eks. lav temperatur.
”Vi har fundet mange eksempler på, at de to effekter forstærker hinanden, og satte os for at afsløre mekanismen bag denne cocktaileffekt. Nu har vi afdækket en del af den,” siger Martin Holmstrup.
Flere dyr, stoffer og effekter
Foreløbig har de afsløret mekanismen for to miljøgifte, der begge er lipofile – de opløses i fedt – nemlig nonylfenol og tjærestoffet fenantren.
Men hvor nonylfenol gør membranerne stivere, har forskerne påvist den modsatte effekt fra fenantren. Den gør cellemembranerne mere flydende, og dermed ormen mere modstandsdygtig over for kulde.
De samme virkninger har de målt hos en anden organisme, det lille insekt springhalen (Folsomia candida), som modsat den lille regnorm har det svært med kulde og ikke lever i arktiske egne.
Sådan laver man en cellemembran
Forskerne har analyseret de to stoffers effekt på kunstige cellemembraner ved hjælp af metoder, udviklet på Center for Biomembrane Physics på Syddansk Universitet.
”Vi har trukket al lipid ud af organismen og dannet en slags gennemsnitsmembran, som vi kan studere de fysiske egenskaber af. Vi valgte at karakterisere membranens elastiske fleksibilitet og udtrykke den i en enkelt størrelse, nemlig membranens bøjningsstivhed. Og vi finder altså, at fenantren gør denne gennemsnitsmembran væsentlig mere fleksibel både for ormen og springhalen, mens nonylfenol gør membranerne stivere,” forklarer John H. Ipsen, der er lektor på SDU.
På Roskilde Universitet har kalorimetriske målinger desuden bekræftet, at temperaturerne, hvor der sker fasetransition af de kunstige membraner (altså størkning eller smeltning), påvirkes af de to stoffer.
Tæt på virkeligheden
Sideløbende har forskerne testet de to stoffer på orme og springhaler ved at forurene den jord, som dyrene holdes i på laboratoriet, og dels måle effekten på deres kuldetolerance under skiftende temperaturer, dels måle mængden af stoffer de havde optaget.
Martin Holmstrup fra Aarhus Universitet understreger, at forsøgene og målingerne er gennemført under omstændigheder meget tæt på virkeligheden, bortset fra ét punkt:
”Vi har brugt kemikalier i koncentrationer, som er højere, end man finder i naturen. Det kræver yderligere tests og undersøgelser at finde de lipofile stoffers påvirkning ude i naturen, ved lavere koncentrationer. Men nu kender vi mekanikken bag,” siger han.
Foto: Enchytraeus albidus (på dansk: enkytræ) er en art af regnorme, som er udbredt fra arktis til de tempererede egne af Europa. Den avles også som foder til bl.a. akvariefisk. Foto: AU.
Kontakt
Professor Martin Holmstrup, Institut for Bioscience - Jordfaunaøkologi og økotoksikologi, Aarhus Universitet. mho@dmu.dk. Tlf: 8715 8823. Mobiltelefon: 3018 3152.
Lektor John Hjort Ipsen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet. ipsen@memphys.sdu.dk. Telefon: 6550 2560.