دراسة :نجاح الطحالب في حماية البيئة من التلوث بالمعادن الثقيلة
إضطراب النظم البيئية الناجم عن التلوث بالمعادن الثقيلة الناتجة من المصادر الصناعية والمنزلية يعتبر مشكلة بيئية خطيرة تؤثر سلبا على صحة كل الكائنات الحية .
وأجرت الأستاذة الدكتورة نادية حجازي نعمان أستاذه الطحالب في كلية العلوم جامعة الاسكندرية ، بمشاركة كل من الأستاذة الدكتورة إيمان فخري والدكتورة سلوى عبد اللطيف وسوزان إسماعيل ، دراسة علمية لاستخدام الطحالب البحرية أولفا لينزا(الطحالب خضراء) و بادَيْنا بافونيكا (الطحالب البنية) و تيروكليديا كابيلّاشيا (الطحالب الحمراء) المنتشرة على شاطئ البحر المتوسط لمدينة الإسكندرية لمعرفة مدى قدرتهم على نزع معدني الكادميوم والنحاس من البيئة حيث أنهما من أشد المعادن سمية على الكائنات الحية ويسببوا الفشل الكلوي وفقر الدم وتلف الأعصاب وإرتفاع ضغط الدم و السرطان والأمراض القلبية .
نظمت أ.د. نادية برنامجا بحثيا أجرت خلاله عدة تجارب لتعيين معدل النمو وكفاءة البناء الضوئى و محتوى البروتين وأكسدة الدهون ومحتوى فوق أكسيد الهيدروجين الخاصة بهذه الطحالب كمؤشر على الضرر الخلوي الممكن حدوثه لهذه الطحالب بواسطة المعدنين محل الدراسة . كما تم أيضا تعيين البرولين والإنزيمات المضادة للأكسدة والمركبات الغير إنزيمية المضادة للأكسدة كآليات دفاع خلوية مستخدمة من قبل الطحالب للتغلب على سمية المعادن .
ولدراسة مدى إمكانية معدنى الكادميوم والنحاس على تحفيز التعبير الجينى للإنزيمات المضادة للأكسدة , تم إستنساخ الجينات الخاصة بهذه الإنزيمات ثم تحديد مستوى النسخ لهم كمياً. بالإضافة إلى ذلك و بإعتبار أن الطحالب تحتوى على العديد من المركبات الطبيعية المضادة للأكسدة , لقد تم تقييم الفاعلية الكلية المضادة للأكسدة الخاصة بهذه الطحالب للتحقق من التغيرات المحتمل حدوثها بواسطة المعدنين فى كفاءة الإستخدامات التجارية لهذه الطحالب كمصادر طبيعية للغذاء وللصناعات الطبية والصيدلانية و لصناعة مستحضرات التجميل.
وفيما يلي اهم نتائج الدراسة بايجاز :
- ازداد تراكم الكادميوم و النحاس فى الطحالب محل الدراسة مع زيادة تركيزاتهم .وقد وجد ان البادَيْنا يمتلك قدرة تراكم عالية لكلا المعدنين عن الأولفا و التيروكليديا (اللذان كانا متشابهان تقريبا فى قدرتهما على تراكم كلا المعدنين). ويعتبر النحاس أكثر تراكماً من الكادميوم فى الثلاث طحالب محل الدراسة.وقد قل معدل النمو اليومى ومحتوى الكلوروفيل أ ومحتوى الكاروتينات والبروتينات وكذلك كفاءة البناء الضوئي للثلاث طحالب مع زيادة تركيز كلاً من الكادميوم و النحاس.
- أما محتوى البرولين فإنه ازداد فى الثلاث طحالب بالتعرض لكلٍ من التركيزات المستخدمة من الكادميوم والنحاس. إلا أن التركيز الأعلى للنحاس (٢٠ ميكرو مول) تسبب فى نقص محتوى البرولين لكلٍ من البادَيْنا والتيروكليديا .
- زيادة محتوى فوق أكسيد الهيدروجين و محتوى المالون داي ألديها يد فى الثلاث طحالب مع زيادة تركيز كلاً من المعدنين .
- ازداد نشاط إنزيم السوبر أوكسيد ديزميوتاز وإنزيم الأسكوربات بير أوكسيداز فى الثلاث طحالب مع زيادة تركيز الكادميوم والنحاس وأحدث الكادميوم والنحاس زيادة فى نشاط إنزيم الكاتالاز فى طحلبي الأولفا و البادَيْنا فى حين أن كلاً من المعدنين تسبب فى نقص نشاط هذا الإنزيم فى التيروكليديا .
- ازداد نشاط إنزيم الجلوتاثيون ريداكتاز فى كل الطحالب كاستجابة منها لكلٍ من معدني الكادميوم و النحاس , ولكن كان هناك استثناء لذلك وهو طحلب التيروكليديا المعرض للنحاس حيث قلت نشاط الإنزيم به.ازداد محتوى الأسكوربات فى طحلبي الأولفا و البادَيْنا بالتعرض لكلٍ من التركيزات المستخدمة من الكادميوم , بينما ازداد محتوى الأسكوربات فى طحلب التيروكليديا مع زيادة تركيز الكادميوم حتى ٢٠٠ميكرو مول وما فوق ذلك من تركيزات أدى لنقص محتوى الأسكوربات به.
ازداد محتوى الأسكوربات فى الثلاث طحالب محل الدراسة مع زيادة تركيز النحاس حتى ٥ ميكرو مول وما فوق ذلك من تركيزات أدى لنقص محتوى الأسكوربات بكل منهم. كما حدثت زيادة فى محتوى الدي هايدرو أسكوربات فى الثلاث طحالب بعد التعرض لكلٍ من الكادميوم و النحاس.
- ازدادت نسبة الأسكوربات\الدي هايدرو أسكوربات فى طحلب الأولفا بالتعرض لتركيزات ٥٠ – ٣٠٠ ميكرو مول كادميوم , بينما لم تتأثرعند تركيز ٤٠٠ ميكرو مول كادميوم. من جهة أخرى ، ازدادت نسبة الأسكوربات\الدي هايدرو أسكوربات فى كلاّ من البادَيْناو التيروكليديا عند تركيزى ٥٠ و ١٠٠ ميكرو مول كادميوم . فيما بعد , لم تتأثر هذه النسبة فى طحلب البادَيْنا بافونيكا بالتعرض لتركيز ٢٠٠ ميكرو مول كادميوم و قلت بالتعرض لما فوق ذلك من تركيزات , فى حين أنها قلت فى طحلب التيروكليديا كابيلّاشيابزيادة تركيز الكادميوم عن ١٠٠ ميكرو مول.
- ازدادت نسبة الأسكوربات / الدي هايدرو أسكوربات فى كل من الأولفا و البادَيْنا ، بينما لم تتأثر تلك الخاصة بالتيروكليديا و ذلك بزيادة تركيز النحاس حتى ٥ ميكرو مول و ما فوق ذلك من تركيزات للنحاس أدت لنقص هذه النسبة فى الثلاث طحالب.أحدث كل من الكادميوم والنحاس نقص فى محتوى الجلوتاثيون للأولفا و التيروكليديا . كذلك قل محتوى الجلوتاثيون الخاص بالبادَيْنا بافونيكا بالتعرض للنحاس ( خاصة التركيزات العالية منه) , لكنه زاد بالتعرض للكادميوم.
- لم يتأثرمحتوى الجلوتاثيون داي سالفيد للأولفابأىً من تركيزات الكادميوم ماعدا تركيز ٣٠٠ميكرو مول الذى تسبب فى نقصه ، بينما ازداد محتوى الجلوتاثيون داي سالفيد للبادَيْنابالتعرض لكلٍ من تركيزات الكادميوم المستخدمة. من جهة أخرى ، لم يتأثرمحتوى الجلوتاثيون داي سالفيد للتيروكليديا بتركيزي٥٠ و ١٠٠ ميكرو مول كادميوم ، بينما ازداد بالتعرض لما فوق ذلك من تركيزات وبصفة عامة ، كل تركيزات النحاس أدت إلى نقص محتوى الجلوتاثيون داي سالفيد للأولفا والبادَيْنا ، بينما تسببت فى زيادة ذلك الخاص بالتيروكليديا .
- لم تتأثرنسبة الجلوتاثيون / الجلوتاثيون داي سالفيد فى الأولفا والبادَيْنابزيادة تركيز الكادميوم حتى ٣٠٠ ميكرو مول و كذلك بزيادة تركيز النحاس حتى ٥ ميكرو مول و قلت بالتعرض لما فوق ذلك من تركيزات الكادميوم و النحاس . فى حين أن هذه النسبة قلت فى التيروكليديا بالتعرض لكافة تركيزات الكادميوم و النحاس.
- بصفة عامة , ازداد مستوى نسخ إنزيم السوبر أوكسيد ديزميوتاز في الثلاث طحالب محل الدراسة بالتعرض للتركيزات المختلفة من كل معدن. لكن كان هناك استثناء لذلك وهومستوى نسخ إنزيم السوبر أوكسيد ديزميوتاز فى التيروكليديا الذي ازداد فقط بالتعرض لتركيز ٥ ميكرو مول من النحاس لكنه لم يتأثر بتركيزي ٢٫٥ , ١٠ ميكرو مول نحاس و قل بتركيزي ١٥ , ٢٠ ميكرو مول نحاس ، كما أنه لم يتأثربتركيزي ٥٠ ، ١٠٠ ميكرو مول من الكادميوم .
- أدى الكادميوم بكل تركيزاته المستخدمة إلى زيادة مستوى نسخ إنزيم الأسكوربات بير أوكسيداز فى الثلاث طحالب واستثناءاً لذلك كان مستوى نسخ إنزيم الأسكوربات بير أوكسيداز فى البادَيْنا بافونيكا المعرض لتركيز ٤٠٠ ميكرو مول من الكادميوم ، حيث انه قل. كذلك ازداد مستوى نسخ هذا الإنزيم فى الثلاث طحالب محل الدراسة بزيادة تركيز النحاس عن ٢٫٥ ميكرو مول.
- أظهر مستوى نسخ إنزيم الكاتالاز فى الثلاث طحالب حالات عدة , حيث انه ازداد فى الأولفا بالتعرض لكلٍ من المعدنين ، كما انه ازداد فى البادَيْنا بالتعرض للكادميوم لكنه لم يتأثربالتعرض للنحاس . أما فى التيروكليديا فإنه لم يتأثربالتعرض للكادميوم لكنه قل بالتعرض للنحاس.
- ازداد مستوى نسخ إنزيم الجلوتاثيون ريداكتاز فى كل من الأولفا والبادَيْنا بالتعرض لكلٍ من المعدنين. بينما ذلك الخاص بالتيروكليديا لم يتأثرمعنوياًبالتعرض للكادميوم ماعدا تركزي ١٠٠ ، ٢٠٠ ميكرو مول من الكادميوم اللذان تسببا فى زيادته ، كما أنه قل بالتعرض للنحاس.
- أدى الكادميوم إلى زيادة الفاعلية المضادة للأكسدة الخاصة بالثلاث طحالب . كما ازدادت الفاعلية المضادة للأكسدة للأولفا بالتعرض لكافة تركيزات النحاس ، بينما ازدادت تلك الخاصة بالبادَيْنابزيادة تركيز النحاس حتى ٥ميكرو مول وقلت بما فوق ذلك من تركيزات.فى ذات الوقت ازدادت بشكل طفيف الفاعلية المضادة للأكسدة للتيروكليديا عند التركيز المنخفض للنحاس (٢٫٥ ميكرومول) فقط , بينما لم تتأثربتركيزى ٥ , ١٠ ميكرو مول من النحاس , إلا أنها قلت عند التركيزات العالية من النحاس ( ١٥ , ٢٠ ميكرو مول). ولقد كانت القيم القصوى للفاعلية المضادة للأكسدة الخاصة بطحلبي الأولفا و البادَيْنا متقاربة إلى حد ما مع قيمة الفاعلية المضادة للأكسدة الخاصة بمضاد الأكسدة الاصطناعي بيوتيلاتيد هيدروكسى تولوين.ولقد وجد أن النحاس أكثر سمية من الكادميوم بالنسبة للثلاث طحالب محل الدراسة .
- ترتيب الطحالب بالنسبة لقدرة مقاومتها لسميه المعادن كانت كالتالى : الأولفا لينزا≥ البادَيْنا بافونيكا >التيروكليديا كابيلّاشيا وذلك بالنسبة لمعدن الكادميوم و الأولفا لينزا >البادَيْنا بافونيكا >التيروكليديا كابيلّاشيا وذلك بالنسبة لمعدن النحاس.
