Biomarcadores en cangrejo de río (Procambarus clarkii) para evaluar la contaminación del Parque de Doñana y el Estuario del Guadalquivir por metales y plaguicidas

Amalia Vioque Fernández

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Extrait

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular




Biomarcadores en cangrejo de río (Procambarus
clarkii) para evaluar la contaminación del Parque
de Doñana y el Estuario del Guadalquivir por
metales y plaguicidas







Amalia Vioque Fernández
Tesis Doctoral. 2008
TITULO: BIOMARCADORES EN CANGREJO DE RÍO (PROCAMBARUS
CLARKII) PARA EVALUAR LA CONTAMINACIÓN DEL PARQUE DE
DOÑANA Y EL ESTUARIO DEL GUADALQUIVIR POR METALES Y
PLAGUICIDAS
AUTOR: AMALIA VIOQUE FERNANDEZ
© Edita: Servicio de Publicaciones de la Universidad de Córdoba. 2009
Campus de Rabanales
Ctra. Nacional IV, Km. 396
14071 Córdoba
www.uco.es/publicaciones
[e-mail]
ISBN-13: 978-84-7801-929-8
D.L.: CO-188-2009
























Introducción
Introducción
I. CONTAMINACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS FLUVIALES

La contaminación es una gran amenaza para los ecosistemas. Las grandes
catástrofes, vertidos accidentales al mar o los ríos, y la exposición prolongada a
contaminantes causan efectos dañinos en los seres vivos. De hecho, muchas
enfermedades están ligadas a contaminantes. Las actividades antropogénicas provocan
estrés en los ecosistemas, liberan contaminantes, afectan la supervivencia de los
organismos, perturban la estructura y función de los ecosistemas naturales, modificando
el número de especies (introducen especies exóticas o eliminan otras nativas), su acervo
genético y la diversidad de ecosistemas y hábitats naturales (Steinberg et al., 1994).
El uso de los ecosistemas fluviales como fuente de recursos y vía de eliminación
de residuos ha provocando su degradación. La producción de residuos, introducción de
nuevos plaguicidas y fertilizantes en la agricultura intensiva, aumento y concentración de
población en ciudades, regulación de cauces, actividades mineras, etc. aumentan la suma
de contaminantes persistentes en el agua y la enriquecen en nutrientes, disminuyendo la
calidad de los ecosistemas fluviales y de las comunidades que los habitan (Calamari,
2002; Marchini, 2002).
Los contaminantes llegan a los ecosistemas por tres rutas (Walker et al., 1997): i)
Liberación ―no intencionada‖ (accidentes, catástrofes, etc.); ii) Aguas residuales y
efluentes industriales; iii) Aplicación de biocidas, cuyos residuos son transportados desde
suelos agrícolas tratados por escorrentías, principal transporte de plaguicidas en
ambientes acuáticos (Ritter et al., 2002; Huang et al., 2004). Los plaguicidas pueden
permanecer en el agua, fijarse por adsorción a las partículas del suelo o ser absorbidos
por los organismos y acumularse a través de las cadenas tróficas poniendo en riesgo las
personas que los consumen (Hodgson, 2004; Montforts, 2006).
El seguimiento medioambiental permite detectar qué ecosistemas están
contaminados, los contaminantes implicados y sus fuentes, y evaluar sus efectos en los
seres vivos (Galloway et al., 2002). La medida del impacto del desarrollo tecnológico en la
calidad ambiental requiere estudiar los efectos de los contaminantes en organismos
indicadores, bioindicadores. Éstos responden a xenobióticos y predicen el impacto
ambiental antes de que sea irreversible, a diferencia de los análisis químicos clásicos, que
sólo detectan parte de los xenobióticos presentes en un ecosistema y no revelan sus
efectos en los organismos (López-Barea and Pueyo, 1998; Rodriguez-Ortegaet al., 2003).
Los crustáceos han sido usados como bioindicadores de contaminación en ambientes
acuáticos (O'Neill et al., 2004; Hagger et al., 2005).
2 Introducción
I.1 TIPOS DE CONTAMINANTES
Muchos contaminantes son xenobióticos, compuestos extraños a los seres vivos
que se incorporan a sus rutas bioquímicas (Livingstone, 1992; Walker et al., 1997).
Desde la 2ª Guerra Mundial, ha habido un espectacular aumento de la fabricación y uso
de compuestos químicos sintéticos, hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs),
bifenilos policlorados (PCBs), dioxinas, dibenzofuranos, tributil estaño, nitroaromáticos,
organofosforados, carbamatos, metales, organoclorados (p.ej., dieldrinas, DTT,
hexaclorohexanos, hexaclorobencenos y clorofenoles) (Manahan, 2000). La EPA
(Environmental Proctection Agency) estima que hay >100.000 especies químicas en uso,
de los que 11.000 se producen en cantidades que amenazan los ecosistemas, y al año se
introducen ~1.500 nuevas (Steinberg et al., 1994). Además, compuestos naturales, como
cafeína, heroína, penicilina, etc., y productos del metabolismo, como etanol, acetaldehído,
formaldehído, ácido úrico, hormonas, y sustancias esenciales como los metales pesados
(Cu, Zn, etc.), se consideran xenobioticos si su concentración excede los límites naturales
(Hansen and Shane, 1994). Los contaminantes pueden clasificarse en inorgánicos y
orgánicos (Tabla 1.).

Tabla 1. Principales tipos de contaminantes en el agua y sus fuentes.
Tipo de contaminante Fuente
Contaminantes inorgánicos
Industria, minería
Metales
Compuestos organometálicos Puertos, pinturas
Radionucleidos Centrales nucleares
Asbestos Industria
Contaminantes orgánicos
Industria
Bifenilos policlorados
Hidrocarburos aromáticos policíclicos Industria, actividades petrolíferas
Plaguicidas Agricultura
Aguas fecales Zonas urbanas, granjas
Detergentes Industria, zonas urbanas
Sedimentos Industria, minería, zonas urbanas

3 Introducción
I.2 PLAGUICIDAS
Los plaguicidas son un problema ambiental especial pues se introducen a
propósito en el ambiente con fines beneficiosos. Aunque su uso protege las cosechas, los
bosques y la salud, son una amenaza potencial para el ambiente y los organismos. Por su
naturaleza química y mecanismo de acción se clasifican en, organoclorados, piretrinas,
organofosforados (OPs) y carbamatos (CMs).
Aunque se han utilizado desde ~2500 AC, el desarrollo de los OPs comenzó antes
de la 2ª Guerra Mundial, cuando el Ministerio de Defensa alemán desarrolló agentes
químicos de guerra, compuestos OPs muy tóxicos (tabun, satén, y soman) (Manahan,
2000). Aunque los OPs son menos tóxicos que los agentes nerviosos (sarin utilizado en
Iraq en 1988 y ataques en el metro de Tokio en 1995), su modo de actuación es
semejante. Tras comprobar su utilidad como plaguicidas, se sintetizaron miles de OPs
más selectivos y menos toxicos para su uso como insecticidas. Los CMs se oiginaron
antes que los OPs, en 1860 se aisló fisostigmina (alcaloide de la eserina) de Physostigma
venenosum (haba de calabar) usada en el tratamiento del glaucoma. Más tarde, se
sintetizó la neostigmina, éster aromático del ác. carbámico, para el tratamiento de la
miastenia grave. En los años 60 y 70 el carbaryl comenzó a usarse como plaguicida. Hoy
los plaguicidas son una necesidad económica (parte integral de la agricultura moderna) y
de salud pública (uso contra vectores de la malaria, virus del del Nilo, etc). En 1960 se
produjo un cambio en el uso de plaguicidas, desde los organoclorados (como el DDT),
muy estables y persistentes hacia los OPs y CMs (Keiding, 1960). La prohibición del uso
de los organoclorados, convirtió a OPs y CMs en los plaguicidas más usados
(insecticidas, nematicidas, herbicidas, fungicidas, plastificantes, gases nerviosos) por su
baja persistencia en el ambiente, menor bioacumulación, acción rápida y menor
resistencia desarrollada en insectos que a los organoclorados (Winteringham, 1969). Sin
embargo, la aplicación sistemática de estos compuestos, y los vertidos accidentales
durante su manufactura y/o distribución, causan su liberación al ecosistema afectando a
los seres vivos (Kunz and Kemp, 1994). Además, la población está expuesta a OPs y
CMs en sus hogares, lugares de trabajo, o a través de los alimentos (Peshin et al., 2002).
Desde los 80, OPs y CMs se usan para múltiples propósitos, plaguicidas
(protección de cosechas y del grano), y los de menor potencial inhibidor de esterasas se
usan en medicina veterinaria, como parainsecticidas (ecto-/endo-parasiticidas), y humana