Ragno marino con sostanze cancerogene nei tessuti resi luminosi dai batteri OGM

Gli scienziati del MIPT hanno creato biosensori compatti basati su batteri geneticamente modificati che si illuminano a contatto con agenti cancerogeni presenti nell'acqua. Con il loro aiuto, gli scienziati hanno scoperto un'alta concentrazione di agenti cancerogeni che possono causare il cancro danneggiando il DNA nei tessuti di crostacei, ragni marini e scarafaggi che vivono sui fondali dei mari di Barents, Kara e Laptev. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Biochemistry (Mosca).

Le sostanze tossiche entrano nei mari attraverso il deflusso dei campi agricoli, le emissioni delle fabbriche, la produzione di petrolio, le attività di trasporto marittimo e altre fonti. Particolarmente pericolose sono le sostanze cancerogene, che si accumulano negli organismi marini e nei sedimenti dei fondali. Possono entrare nei pesci, compresi salmoni e trote, attraverso la catena alimentare.

Valutare in modo affidabile l'entità dell'inquinamento negli ecosistemi marini è un compito complesso. I metodi di analisi tradizionali richiedono attrezzature di laboratorio complesse, un processo in più fasi e spesso non consentono di valutare il reale impatto degli inquinanti sugli organismi viventi.

Gli scienziati del MIPT hanno sviluppato una soluzione alternativa: biosensori lux basati su batteri geneticamente modificati, Escherichia coli e Bacillus subtilis. Gli scienziati hanno incorporato geni di bioluminescenza nel loro DNA, che rendono i batteri luminosi in caso di stress ossidativo, effetti cancerogeni sul DNA e altri danni cellulari.

Campioni di sedimenti di fondale sono stati raccolti utilizzando la pinza da fondo Okean-0.25. Successivamente, gli organismi di fondale sono stati lavati via dal substrato e identificati. Dopo ogni singolo anfipode (chiamato anche pidocchio di balena), scarafaggio di mare o ragno di mare, i campioni sono stati inseriti in una microprovetta e miscelati in un'unica sostanza con acqua di mare pastorizzata (raccolta presso la stazione di raccolta).

Nella fase successiva, questo composto è stato “piantato” in batteri Escherichia coli o batteri del fieno geneticamente modificati, ovvero in biosensori, ed è stato osservato se i batteri si illuminavano, producendo una risposta protettiva.

Nello studio, gli scienziati hanno valutato il contenuto di sostanze tossiche nei sedimenti di fondale raccolti a una profondità di 35-300 metri durante spedizioni nei mari di Barents, Kara e Laptev. Hanno inoltre esaminato i tessuti degli invertebrati.

Alte concentrazioni di sostanze cancerogene sono state riscontrate in alcuni campioni di anfipodi, ragni marini e blatte di mare. Il loro impatto sul DNA degli esseri viventi può portare a mutazioni e morte cellulare. La più alta attività di tali sostanze è stata riscontrata in campioni di organismi del Mare di Barents.

"A differenza delle analisi chimiche dell'acqua condotte in laboratorio, i biosensori lux non rilevano composti chimici specifici, ma i loro effetti complessi e l'accumulo negli organismi marini", spiega Ulyana Novoyatlova, collaboratrice del Laboratorio di Genetica Molecolare del MIPT. "Lo studio dei loro tessuti funziona direttamente come un sistema di allerta precoce. Ci permette di determinare l'inquinamento di un corpo idrico ancor prima che il livello di sostanze nocive diventi pericoloso per l'uomo. Infatti, i piccoli crostacei, accumulando agenti tossici al loro interno, diventano i primi indicatori di un pericolo nascosto per l'ecosistema, perché sono componenti importanti della catena alimentare."

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