Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) oraz Scripps Institution of Oceanography w UC San Diego opracował innowacyjną metodę ochrony organizmu przed szkodliwym działaniem metylortęci zawartej w rybach morskich. Ich odkrycie — genetycznie zmodyfikowana bakteria jelitowa — może w przyszłości stać się podstawą bezpiecznego probiotyku dla ludzi. Rtęć przestanie być taka groźna?
Rtęć w rybach: powszechny, groźny problem
Jak wiadomo rtęć to silnie toksyczny pierwiastek, który trafia do środowiska przede wszystkim w wyniku działalności przemysłowej. Spalanie węgla, wydobycie złota, przetwórstwo rud metali oraz odpady z produkcji to główne źródła emisji rtęci. Po dostaniu się do zbiorników wodnych rtęć przekształca się w swoją najbardziej niebezpieczną formę — metylortęć.
Metylortęć ma zdolność bioakumulacji i biomagnifikacji, co oznacza, że jej stężenie wzrasta na kolejnych poziomach łańcucha pokarmowego. Zaczyna się od planktonu i ryb roślinożernych, a kończy na dużych drapieżnikach morskich, takich jak tuńczyk błękitnopłetwy. Ludzie, jako konsumenci końcowi, spożywają skumulowaną ilość rtęci z całego łańcucha pokarmowego.
Skutki zdrowotne narażenia na metylortęć
Zatrucie metylortęcią może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych. Największe zagrożenie dotyczy układu nerwowego, zwłaszcza u rozwijających się płodów i małych dzieci. U kobiet w ciąży spożywających ryby bogate w rtęć może dojść do uszkodzenia mózgu płodu, zaburzeń rozwoju oraz trwałych deficytów poznawczych u dziecka. Długotrwałe narażenie u dorosłych wiąże się natomiast z uszkodzeniami nerek, wątroby oraz pogorszeniem funkcji poznawczych.
Inżynieria mikrobiologiczna na ratunek
W odpowiedzi na te zagrożenia, naukowcy postanowili wykorzystać jedną z najczęściej występujących bakterii w ludzkim jelicie — Bacteroides thetaiotaomicron. W jej genomie umieszczono sekwencje DNA kodujące enzymy rozkładające metylortęć. Enzymy te pozyskano z bakterii glebowych wykazujących odporność na rtęć.
Pierwsze testy in vitro wykazały, że zmodyfikowana bakteria skutecznie neutralizuje metylortęć w środowisku laboratoryjnym. Następnie przeprowadzono badania na myszach, których naturalna mikrobiota jelitowa została zastąpiona przez nowy szczep. Po podaniu dużej dawki metylortęci, poziomy tej toksyny w jelitach zwierząt znacząco spadły już po trzech godzinach, a efekt utrzymywał się przez kolejne dni.
Redukcja rtęci nie tylko w jelitach
Kolejnym krokiem było sprawdzenie, czy bakteria jest równie skuteczna przy codziennym narażeniu na metylortęć w diecie. Myszom podawano pokarm zawierający mięso z tuńczyka, a następnie analizowano poziomy toksyny w różnych tkankach. Wyniki były obiecujące — zmodyfikowana bakteria nie tylko ograniczyła ilość rtęci w jelitach, ale również zmniejszyła jej przenikanie do mózgu i wątroby.
Nadzieja dla kobiet w ciąży
Jednym z kluczowych elementów badań było przeprowadzenie testów na ciężarnych myszach. U gryzoni, które otrzymywały probiotyk z nową bakterią, poziom rtęci w tkankach płodów był wyraźnie niższy, a objawy toksyczności w rozwijającym się mózgu ograniczone. To sugeruje, że interwencja w obrębie jelit może skutecznie chronić płód przed działaniem neurotoksyn.
Probiotyk przyszłości?
Naukowcy postanowili również sprawdzić skuteczność bakterii u myszy z nienaruszoną mikrobiotą jelitową. Zastosowali nowy szczep jako klasyczny probiotyk doustny, bez wcześniejszego czyszczenia jelit. Okazało się, że nawet w tej naturalnej konfiguracji bakteria była równie skuteczna, co zwiększa szanse na przyszłe zastosowanie u ludzi.
Co więcej, skuteczność bakterii potwierdzono również w diecie opartej na łososiu, który zawiera niższe stężenia metylortęci niż tuńczyk. To dowód na uniwersalne działanie nowego rozwiązania.
Wnioski i plany na przyszłość
Pomimo wysiłków zmierzających do ograniczenia emisji rtęci, jej poziomy w środowisku i w rybach utrzymują się na wysokim poziomie. Nowa technologia może pomóc w ochronie zdrowia ludzi, nie rezygnując z ryb w codziennej diecie — zwłaszcza w regionach, gdzie stanowią one podstawowe źródło białka.
Naukowcy z UCLA i UCSD kontynuują prace nad optymalizacją działania bakterii i planują dalsze badania z udziałem ludzi. Ich celem jest stworzenie probiotyku, który będzie mógł być stosowany profilaktycznie przez osoby regularnie spożywające ryby. Projekt jest wspierany przez liczne instytucje, w tym National Institute of Environmental Health Sciences i Simons Foundation.
