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La demencia de Atenea

Por Mario Jaime

La Paz, Baja California Sur (BCS). Abramos un pescado para hacer un delicioso filete. Quitémosle las vísceras, pero, en lugar de desecharlas, vamos a examinarlas con el microscopio para buscar parásitos o ver la condición de salud que tenía el pez. ¿Qué son esas partículas diminutas tan simétricas que observamos en sus tejidos? ¡Fragmentos de plástico!

¿Hemos contaminado el mar de tal manera que sus habitantes ya integran polímeros a sus tejidos? De ser así, ¿cómo puede afectar esto a los ecosistemas y a los humanos? Estas preguntas son el parteaguas para nuevas líneas de investigación sobre un problema que debemos afrontar en este siglo.

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Plásticos, contaminación y fragmentación

Los plásticos son polímeros sintéticos de alto peso molecular y baja densidad constituidos por moléculas de carbono, es decir, orgánicas. El plástico es un material versátil, de larga durabilidad que ha sido usado extensivamente desde el siglo XX, debido a sus atractivas propiedades, tales como liviandad, ser agradable al tacto, aislante eléctrico, impermeable y por su resistencia a la corrosión, la degradación ambiental y biológica. Estas características han convertido el plástico en el material más común para la manufactura de miles de productos en industrias tan diversas como la electrónica, la de envoltorios, del vestido y calzado, además de múltiples artículos como juguetes, fibras, muebles, bolsas, botellas, gafas, etc.

En los últimos 60 años, la producción global de plástico ha ido en aumento y, en la actualidad, se producen 300 millones de toneladas al año, de las cuales 40% corresponde a la fabricación de envases y 20% a la construcción. El gran problema es que, al no ser un material biodegradable, el plástico —cuando se desecha— no puede reintegrarse a los ciclos moleculares orgánicos.

Una cantidad inmensa de plásticos entra en los ecosistemas acuáticos mediante el descarte, las aguas negras, los lixiviados, vertederos y contaminación de los mares. Algunos estudios han estimado que más de cinco trillones de piezas de plástico flotan en la superficie de los mares y se ha documentado una cantidad ingente de plásticos en el piso oceánico.

Los plásticos pierden resistencia y se fragmentan con el tiempo, debido a procesos físico químicos: la exposición a la luz solar, la oxidación o la acción física del oleaje y las corrientes, pero esta fragmentación no implica una degradación. El polímero, aun siendo más pequeño, no altera su configuración química; por ejemplo: en una sola lavada, una fibra sintética puede fragmentarse en cerca de dos mil fibras microplásticas. Estos fragmentos plásticos son clasificados según su tamaño, y se denomina microplásticos a las partículas cuya medida va de 5 mm a 1 μm de diámetro y nanoplásticos a las partículas menores a 1 μm.

Afectación de partículas plásticas en especies marinas

Los detritos plásticos han entrado a los ecosistemas marinos en todo el planeta y pueden dañar a los seres vivos. Se han documentado más de 630 especies marinas que interactúan con partículas plásticas, dentro de las cuales se encuentran peces, tortugas, cetáceos, aves, moluscos y crustáceos.

La ingesta de estas partículas ha causado daños a las aves marinas mediante el bloqueo del sistema digestivo o perforación intestinal. Se ha documentado que varias especies de tortugas marinas ingieren plástico, probablemente al confundirlo con medusas, lo que afecta su sistema digestivo ocasionando, incluso, su muerte. En junio de 2018 se registró, en el estómago de un calderón Globicephala macrorhynchus, un total de 80 bolsas de plástico, lo cual causó su muerte.

Transferencia de partículas plásticas en cadena tróficas

Aún no se ha descrito con claridad la forma de transferencia de las partículas plásticas a través de las cadenas alimenticias, si es que existe una biomagnificación, una acumulación o los mecanismos de transferencia; sin embargo, algunos estudios indican que las partículas plásticas pueden incorporarse en los organismos a través de las cadenas tróficas marinas.

Los nanoplásticos pueden pasar de estas cadenas al fitoplancton mediante algas, protozoarios o bacterias y ser asimilados por organismos filtradores como esponjas o briozoarios. Debido a su diminuto tamaño, estas partículas pueden permear las membranas biológicas, lo que podría afectar células sanguíneas o la misma fotosíntesis.

Varios grupos planctónicos como copépodos, larvas de decápodos, larvas de bivalvos y plancton gelatinoso pueden ingerir nanoplásticos y microplásticos suspendidos en la columna de agua o ingerir a otros organismos contaminados. Los animales marinos pueden confundir microesferas plásticas con zooplancton e ingerirlas.

Se ha documentado la transferencia de microesferas plásticas de mejillones Mytilus edulis a cangrejos Carcinus maenas: 24 horas después de ingerir mejillones, se encontraron partículas en la hemolinfa, los ovarios y las branquias de los cangrejos; pero, a los 21 días, prácticamente, las esferas habían desaparecido.

En otro estudio, se registró una transferencia de nanopartículas de poliestireno en un ecosistema de agua dulce desde el alga verde Scenedesmus sp hacia el cladócero Daphnia magna y hasta el pez carpín Carassius carassius, que sufrió un cambio en su metabolismo. Estos resultados dan pie a varias especulaciones que pueden transformarse en hipótesis; por ejemplo: que algunos organismos pueden incorporar o, incluso, desechar las partículas plásticas, lo cual detendría una posible transferencia a niveles superiores en el ecosistema; de ahí que algunos investigadores piensen que las partículas plásticas pueden inducir respuestas inmuno-tóxicas, alterar la expresión de genes o causar muerte celular.

No sólo la transferencia de las partículas es tema de preocupación, también lo son los contaminantes que las acompañan, ya que el plástico facilita la transferencia de contaminantes tóxicos en el organismo. Asimismo, algunas sustancias contaminantes, como los hidrocarburos aromáticos (bencenos), los bifenoles y las dioxinas, son absorbidas por los plásticos en el mar, debido a su naturaleza hidrofóbica.

Se han realizado experimentos que modelan cadenas tróficas simples en lugares donde los peces cebra Danio rerio ingirieron crustáceos del género Artemia. Los nauplios de las artemias ingirieron dos tipos de nano partículas plásticas. El primer tipo de partículas no tenía ninguna sustancia y el segundo tenía contaminantes orgánicos como benzopirenos. Los peces absorbieron los contaminantes en el epitelio intestinal y se acumularon en el hígado. Tosetto dejó por dos meses micro esferas plásticas en una bahía urbana de Australia en donde se impregnaron de hidrocarburos poliaromáticos –contaminantes altamente tóxicos–; los investigadores alimentaron a anfípodos Platorchestia smithi con estas partículas. Luego dieron estos anfípodos a gobios Bathygobius krefftii pero estos no mostraron ningún cambio significativo.

Estos estudios son muy novedosos y no se conocen los mecanismos o la absorción potencial entre plásticos, sustancias tóxicas y tejidos biológicos. El conocimiento sobre este tema es insuficiente y su potencial científico relevante, pues una parte sustancial de la dieta humana deriva de los animales marinos. Se ha registrado que del 28 % de pescados comprados en mercados de Indonesia y el 25 % de pescados adquiridos en mercados de los Estados Unidos tenían microplásticos en sus vísceras. También se ha reportado la presencia de microplásticos en especies de crustáceos de importancia comercial como la gamba Crangon crangon y la cigala Nephrops norvegicus.

Esto es relevante pues se sabe que tanto en ratas como en humanos las partículas de PVC <150 μm pasan del intestino hacia el sistema circulatorio. Partículas muy finas pueden cruzar las membranas celulares, las meninges y la placenta lo que puede causar daño celular, estrés oxidativo e inflamación.

Futuras investigaciones

Ante la perspectiva de que los desechos plásticos aumentarán en los próximos años aún queda por contestar varias preguntas claves como:

¿Hasta dónde los plásticos transfieren las sustancias contaminantes a los organismos por vía de la ingesta? ¿Obtienen los humanos partículas plásticas mediante la ingestión de animales marinos? ¿Qué proporción de la exposición humana a los ingredientes plásticos ocurre a través de las cadenas tróficas? ¿Hay efectos de sustancias contaminantes asociadas a partículas plásticas en depredadores tope?

Es necesario continuar la investigación científica para resolver estas cuestiones, entender los procesos de acumulación de micro y nanoplásticos y tener bases sólidas para desarrollar acciones que atenúen la contaminación en los ecosistemas marinos.

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AVISO: CULCO BCS no se hace responsable de las opiniones de los colaboradores, ésto es responsabilidad de cada autor; confiamos en sus argumentos y el tratamiento de la información, sin embargo, no necesariamente coinciden con los puntos de vista de esta revista digital.

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La demencia de Atenea

Por Mario Jaime

La Paz, Baja California Sur (BCS). No solo las armas químicas sino los contaminantes derivados de las reacciones cambiaron la forma de vida y las relaciones con el ambiente.

Uno de los precios del progreso químico ha sido usar al mar como vertedero de sustancias contaminantes. De placenta vital el océano se ha convertido en el basurero del humano. Los numerosos eventos históricos muestran la pertinencia de una aproximación integradora para comprender fenómenos complejos, como lo son los efectos que los contaminantes tienen sobre los sistemas biológicos.

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Por ejemplo, la enfermedad de Minamata es uno de los casos clásicos de transferencia de un contaminante a través de la dieta. Brevemente, este evento trágico se suscitó en Minamata, prefectura de Kumamoto, ciudad al sur de la isla de Kyushu, Japón. Inició alrededor de la década de 1950, cuando desechos industriales que contenían mercurio fueron vertidos al ambiente marino, después de lo cual el mercurio se transformó en metilmercurio, facilitando su incorporación en los organismos marinos. Peces, bivalvos y otras especies, se vieron seriamente afectadas. A su vez, las familias que se alimentaban de estas especies presentaron signos de envenenamiento, lo mismo que sus mascotas.

El registro de efectos adversos y muertes inició, y con ello una serie de investigaciones exhaustivas. Después de varios años se logró asociar severas afectaciones en el sistema nervioso con la presencia del mercurio en las personas. Debido a que los contaminantes son capaces de rebasar las fronteras políticas dibujadas por los países, el problema de la contaminación promete incrementarse y generar conflictos internacionales.

Otro paradigma de la química contemporánea fue la producción de plásticos. Los plásticos son polímeros sintéticos de alto peso molecular y baja densidad constituidos por moléculas de carbono, es decir, orgánicas. Es un material versátil, de larga durabilidad que ha sido usado extensivamente desde el siglo XX debido a sus atractivas propiedades tales como su liviandad, ser agradable al tacto, aislante eléctrico, impermeable y su resistencia a la corrosión, la degradación ambiental y biológica. Estas características le han convertido en el material más común para la manufactura de miles de productos de industrias tan diversas como la electrónica, la de envoltorios, del vestido y calzado y múltiples artículos como juguetes, fibras, muebles, bolsas, botellas, gafas, etc.

En los últimos 60 años, la producción global de plástico ha ido en aumento y en la actualidad se producen 300 millones de toneladas al año, de las cuales el 40 % corresponde a la fabricación de envases y el 20 % a la construcción (PlasticsEurope Plastics 2016). El gran problema es que, al no ser un material biodegradable, el plástico -cuando se desecha- no puede re integrarse a los ciclos moleculares orgánicos.

Una cantidad inmensa de plásticos entra en los ecosistemas acuáticos mediante el descarte, las aguas negras, los lixiviados, vertederos y contaminación de los mares. Algunos estudios han estimado que más de 5 trillones de piezas de plástico flotan en la superficie de los mares (Eriksen et al. 2014) y se ha documentado una cantidad ingente de plásticos en el piso oceánico (Schulz et al. 2015; Claessens et al. 2011; Ivar do Sul et al. 2009; Lattin et al. 2004; Watters et al. 2010).

Los plásticos pierden resistencia y se fragmentan con el tiempo debido a procesos físico químicos, la exposición a la luz solar, la oxidación o la acción física del oleaje y las corrientes. Esta fragmentación no es una degradación. El polímero es más pequeño, pero no se altera su configuración química. Por ejemplo, en una sola lavada una fibra sintética puede fragmentarse en cerca de 2 mil fibras microplásticas.

Se clasifican estos fragmentos plásticos según su tamaño. Se denominan microplásticos a partículas de 5 mm a 1 μm de diámetro y nanoplásticos a partículas menores a 1 μm.

Se han documentado más de 630 especies marinas que interactúan con partículas plásticas. Dentro de estas se encuentran peces, tortugas, cetáceos, aves, moluscos y crustáceos (Gall et al. 2015). La ingesta de estas partículas ha causado daños a las aves marinas mediante el bloqueo del sistema digestivo o perforación intestinal (Wilcox et al. 2015). Se ha documentado que varias especies de tortugas marinas ingieren plástico probablemente confundiéndolo con medusas, lo que afecta su sistema digestivo ocasionando incluso la muerte (Lazar y Gračan 2011; Mascarenhas et al. 2004; Tomás et al. 2002). En junio de 2018 se registró en el estómago de un calderón Globicephala macrorhynchus un total de 80 bolsas de plástico que ocasionaron su muerte.

El gran conocimiento médico de nuestra época lo debe en mayor medida al desarrollo de la química. Gran parte de los diagnósticos médicos se basan en pruebas de reacciones de sustancias. El conocimiento sobre los microorganismos, los procesos metabólicos y la bioquímica de bacterias y protozoarios permitieron medidas antisépticas y desinfectantes eficaces. Antibióticos, antipiréticos, analgésicos y fármacos antinflamatorios, principios activos  y excipientes; vacunas y retrovirales implican una base química.

La química de los alimentos junto con el desarrollo de los transgénicos, las estrategias agroquímicas, los insecticidas como el DDT y los plaguicidas revolucionaron el mundo. Nunca antes había habido tantos alimentos, tantos sabores, colores, aditivos, colorantes, nutrientes adicionados y mezclas disponibles. Tal ha sido un factor relacionado con la supervivencia, la sobrepoblación, el desarrollo de nuevos cánceres, la plaga de la diabetes, el sobrepeso y la disponibilidad casi inmediata de biomoléculas, como los carbohidratos, que no eran tan fáciles de conseguir en otras épocas.

El saber químico es un saber necesario, que implica desde sobrevivir como individuo hasta la dominación política. La inteligibilidad sobre los alcaloides y las “drogas” tiene repercusiones económicas, morales, políticas y de guerra. Actualmente, ya no necesitamos desarrollar drogas a partir de moléculas encontradas en las plantas, podemos sintetizarlos. Un gran ejemplo es el fentanilo, una droga opioide más potente que la morfina sintetizada a partir de diversas moléculas orgánicas. Se usa con fines médicos pero de manera recreativa es ilegal y constituye un negocio multimillonario para los principales cárteles del mundo.

Hoy ya no se puede pensar sobre la realidad sin fundamentos químicos, no quiere decir esto que todo es química. Reducir epifenómenos a lo químico sería grosero. Un ejemplo es cuando Ochoa defendía que la química es el todo, a lo que Gustavo Bueno replicó: Y vamos a ver las letras de un libro de química ¿cómo se unen entre sí: por enlaces covalentes o por enlaces simples? Tal es un chiste pero viene al caso, hay fenómenos como la conciencia que no pueden ser reducidos al nivel químico… ¿todavía?

Lo que resulta sustantivo es que, sin embargo, el conocimiento sobre los cambios de los materiales con los que se constituye lo real nos indica que habitamos mundos materiales, concretos y no espirituales o ideales sin una base objetiva.

Pues antes de pensar en la inmortalidad, los números, las teorías, el alma, los dioses y la magia: usted debe digerir, querido lector.

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FOTOS: UABCS.

La Paz, Baja California Sur (BCS). Al ser un material ligero, muy fuerte y que protege de humedad y bacterias, aunado al bajo costo de producción, poco a poco los plásticos han ido sustituyendo a los empaques de vidrio y metal; sin embargo, de acuerdo con la doctora Georgina Brabata Domínguez, profesora investigadora de la Universidad Autónoma de Baja California Sur, esto mismo ocasiona que desecharlos sea problemático y, como ocurre en varios lugares del mundo, afecte gravemente a los ecosistemas, da a conocer la propia UABCS.

En el caso particular del ambiente marino, la investigadora señala que el plástico que lo contamina es muy variado e ingerido por aves marinas, mamíferos, tortugas y peces; algo que ocurre por accidente, pues los animales muchas veces lo confunden con alimento.

“Se conoce que la mayoría de aves costeras y marinas en el mundo ha ingerido fragmentos plásticos, debido a que éstas los huelen como si fuera comida. Otro problema con este tipo de desechos es que al llegar al mar, se convierten en un sustrato de transporte para varios organismos, convirtiéndolos en especies invasoras en nuevos ecosistemas”, dijo.

Con respecto a la acumulación de este compuesto sintético, la Dra. Brabata dio a conocer  que 90% de la basura que se deshecha en las costas, en la superficie del mar o en el fondo marino está hecha por una combinación de diferentes polímeros plásticos que está dañando la vida marina y terrestre, al igual que la salud humana; pues se encuentra en el agua que bebemos y en la comida que ingerimos.

Además, indica que en un estudio hecho por Tabata Olavarrieta, egresada del Posgrado en Ciencias Marinas y Costeras de la UABCS, aparece que desde los años 50 se ha notado un incremento exponencial en el uso de plásticos a nivel mundial. De continuar así, otros 33 miles de millones de toneladas se habrán acumulado en el planeta para el año 2050.

Por las razones anteriores, este material es considerado al día de hoy una emergencia mundial, así que en los últimos años se han emprendido acciones en torno a la problemática. “Por ejemplo, se han generado plásticos “biodegradables” a partir de almidón y aceites vegetales, aunque el producto resultante contiene aún polímeros de plástico tradicional difíciles de degradar”.

Por otra parte, distintas organizaciones promueven desde hace varios años el desuso de los plásticos en la vida cotidiana, de ahí que se hayan empezado a utilizar, por ejemplo, las bolsas de tela cuando las personas compran sus víveres en el mercado.

A nivel nacional, instituciones como la SEMARNAT han iniciado una campaña fuerte para reducir el uso de popotes; u otras a nivel local, se han sumado a la campaña que inició este año, llamada “Desplastifícate”, con la intención de dejar de usar los plásticos.

En el caso de la UABCS, la Dra. Brabata informó que recientemente la institución se integró al Grupo Latinoamericano de Universidades con Responsabilidad Social (URSULA), organismo que promueve modelos de gestión innovadores y sostenibles en pro de una mejora continua del entorno.

Hizo hincapié en que aún hay mucho por hacer y hábitos que modificar, pero se está trabajando en encontrar las opciones más viables, no sólo para remover los plásticos de los océanos, sino para evitar que éstos lleguen al mar.