La salud de las pulgas de agua comunes como esta está siendo examinada por investigadores de la U of T utilizando un poderoso instrumento llamado espectrómetro de masas en tándem. Crédito:Don Campbell
Investigadores de la Universidad de Toronto están desarrollando un sistema de alerta temprana para la calidad del agua y la contaminación que combina diminutas pulgas de agua y un instrumento tan sensible que es capaz de detectar cambios a nivel molecular.
La técnica que está desarrollando Myrna Simpson, profesor en el departamento de ciencias físicas y ambientales de la U of T Scarborough, e investigador postdoctoral Tae-Yong Jeong usa algo llamado metabolómica para estudiar la salud de las pulgas de agua comunes (Daphnia). Utiliza un poderoso instrumento llamado espectrómetro de masas en tándem para ofrecer una ventana a los procesos bioquímicos que tienen lugar dentro de Daphnia cuando están expuestos a diferentes condiciones de agua.
"La metabolómica es realmente dinámica:le permite detectar cambios bioquímicos en tejidos y células casi instantáneamente, "dice Simpson.
La técnica se puede incorporar en lo que se llama el Sistema de Alerta Temprana Biológica para la contaminación del agua, lo que implica observar cómo los organismos responden biológicamente a los cambios en la calidad del agua. Los organismos utilizados en el sistema suelen tener una respuesta rápida a los contaminantes y cambios en los nutrientes, por lo que la técnica es útil para el monitoreo continuo de la calidad del agua.
"La salud de los lagos, ríos y arroyos está bajo la amenaza continua de actividades causadas por el hombre, y que puede cambiar rápidamente las condiciones de los nutrientes, pH y calidad del agua de los ecosistemas, "dice Simpson.
El desafío es que no ha existido un método rápido y fácil para monitorear estos entornos de manera rutinaria. Las pruebas reproductivas actuales en Daphnia pueden tardar hasta 21 días en completarse, Simpson dice. Un enfoque de metabolómica, por otra parte, se puede hacer en minutos u horas, e incluso durante la vida útil del organismo.
"Las técnicas de seguimiento actuales son largas y laboriosas, "dice Simpson, cuya investigación analiza el impacto del cambio ambiental en el suelo y el agua a nivel molecular.
"En Ontario hay tantos lagos y ríos de agua dulce que no se pueden recolectar y procesar muestras con la suficiente rapidez".
La profesora Myrna Simpson y el becario postdoctoral Tae-Yong Jeong están desarrollando un sistema de alerta temprana para la contaminación del agua que utiliza pequeñas pulgas de agua. Crédito:Don Campbell
En el pasado se han desarrollado enfoques de metabolómica para monitorear la salud humana y ambiental, pero esta es la primera vez que se prueba para su uso en el Sistema de alerta temprana biológica.
La técnica es tan granular que puede detectar niveles de picogramos (una billonésima parte de un gramo) de metabolitos en una muestra. Simpson dice que en comparación con otras medidas "ómicas" altamente sensibles como la genómica (genes) o la proteómica (proteínas), la metabolómica es más barata, más fácil y rápido.
El tiempo y la sensibilidad son cruciales cuando se trata de monitorear la calidad del agua, señala Jeong. Una vez que las Daphnia están expuestas a contaminantes, la toxicidad puede empezar a alterarlos fundamentalmente a nivel molecular, afectando los niveles de energía, capacidad de reproducirse y provocar cambios genéticos.
"Si las Daphnia no están contentas porque se ven afectadas por la contaminación, lo verá en cascada a lo largo de la red alimentaria, " él dice.
"Son ideales para estudiar la contaminación del agua porque, como organismo clave, son representativos de lo que está sucediendo en su entorno ".
La investigación, que recibió financiación de la Fundación Krembil y del Ministerio de Medio Ambiente de Ontario, Conservación y Parques, se publica en la revista Investigación del agua .
La pareja también escribió un segundo artículo que analiza cómo los metabolitos pueden fluctuar durante la vida útil de Daphnia, que se publica en la revista Ciencia y tecnología ambiental .
Dado que la metabolómica es tan sensible, Un siguiente paso importante para los investigadores es descubrir cómo diferenciar entre los cambios metabólicos leves que son causados por la contaminación y las variaciones más extremas.
"Necesitamos definir qué es un pequeño cambio en el metabolismo versus un cambio realmente grande que sabemos que se va a manifestar en algo mucho peor". "Dice Simpson.
