La moraleja de DDT- Biomagnificación, bioacumulación y la motivación de nuestra investigación

Blog original en inglés por Laura Olenick
Traducido por Mercedes Ruiz. Corregido por Elvin A. Morales.

En el Centro de Nanotecnología sostenible hacemos una gran variedad de experimentos, algunos te los puedes imaginar (hacer nuevas nanopartículas), otros que no te imaginabas (como darle de comer nanopartículas a pequeños seres vivientes tales como a las bacterias o a las pulgas de agua). Te parecerá extraño el segundo tipo de experimentos. ¿Por qué es importante estudiar como las nanopartículas interactúan con seres vivientes mucho más pequeños que nosotros? Aunque parezca no tener sentido el estudiar que ocurre cuando pequeños seres vivientes se topan con nuevas substancias, realmente no lo es, es una tarea de gran importancia. Déjame contarte una historia de un químico llamado DDT. Hubo un tiempo que DDT parecía inofensivo, pero eventualmente se descubrió que podía ser muy peligroso, y esto se descubrió con experimentos parecidos a los de nosotros.

Niños fumigando una plantación con DDT para controlar el escarabajo de papa en Alemania del este. Fuente de imagen.

Niños fumigando una plantación con DDT para controlar el escarabajo de papa en Alemania del este. Fuente de imagen.

¿Cómo llegamos a este punto?

La historia de DDT empieza con los mosquitos que transmiten la malaria. Las enfermedades tipo malaria han sido un problema para los humanos desde los 2700 AEC.(1) Pero no fue hasta 1897, que un doctor británico, Sir Ronald Ross, comprobó que la malaria se trasmitía a través de mosquitos. En el 1902 le otorgaron el premio Nobel de medicina por su descubrimiento.(2) La malaria ya era reconocida como un problema serio para la población humana. Por ejemplo, la malaria era tan devastadora que causó la mayoría de las 20,000 muertes reportadas durante la construcción del Canal de Panamá, desde el 1881 hasta el 1894.(3)

Inicialmente DDT fue sintetizado por Othmar Zeidler en el 1874, para su tesis doctoral en la Universidad de Strasbourg. DDT fue olvidado hasta el 1939, año en el que el Dr. Paul Müller empieza a investigar los efectos de DDT. Müller recibió el premio Nobel de psicología y medicina en el 1948 “por descubrir la eficiencia de DDT como veneno contra varios artrópodos”.(4) Su descubrimiento llevó al uso de DDT para controlar la población de mosquitos que salvó a miles de personas y en la erradicación de malaria en varias regiones. DDT era económico, fácil de sintetizar y se perseveraba por mucho tiempo. La manera predilecta de aplicación era en polvo, ya que era 4 veces más efectivo y persistía más tiempo que las demás alternativas de fumigación de mosquitos en aquellos tiempos.(5) Los científicos de la época determinaron que DDT era una alternativa segura a corto plazo.(5-6) Sin embargo, los experimentos se condujeron  durante una época de guerra y enfatizaron que solo se conocían los efectos a corto plazo.(5) Se desconocía los efectos crónicos a la salud humana y al medio ambiente. Al mismo tiempo, aquellos estudios tenían fallas en su metodología y eran pequeños en términos de tamaño y alcance.(5-6)

Se utilizó DDT a gran escala para controlar la población de mosquitos. Se solía rociar las paredes y techos de las casas y edificios públicos para combatir mosquitos en áreas altamente pobladas.(5, 7) Si se fumigaba bien, DDT podía permanecer hasta seis meses en las superficies.(5) En fincas, los agricultores rociaban DDT  con helicópteros y aviones para controlar la población de mosquitos. Sin embargo, DDT combatía mosquitos a un costo desconocido. Al pasar el tiempo, se empezaron a notar los efectos de DDT. La población de diversos animales, en particular la de los peces y pájaros, empezó a decaer rápidamente. Para los 1960 los biólogos empezaron a sospechar que DDT era culpable.

¿Cómo llegamos a niveles peligrosos de DDT?

Poca gente se imaginaba que los niveles de DDT en el ambiente eran peligrosos previo a hacerse estudios extensos. ¿Qué estaba pasando? ¡Se estaba bioacumulando! La bioacumulación ocurre cuando un químico se acumula en un ser viviente. Para que un químico se bioacumule, debe permanecer en el ser viviente y no ser metabolizado por el mismo. DDT se acumula fácilmente en las reservas de grasas de los animales y puede permanecer ahí por muchos años. En lo humanos, por ejemplo, la vida media de DDT es 6.3 años.(8) La vida media es el tiempo requerido para que la concentración inicial de un químico disminuya a la mitad.

La bioacumulacion depende de la exposición del ser vivo al químico y facilidad de almacenar el mismo. Cuando DDT está en el aire y es expuesto al Sol su vida media es solo unos pocos días. Sin embargo en el suelo, ¡la vida media de DDT es alrededor de 15 años!(9) Una vida media tan larga significa que los seres vivientes están constantemente expuestos a DDT, permitiendo que haya una bioacumulacion a niveles tóxicos. La dosis (o concentración) de DDT  aumenta cada vez que un animal grande come otros seres vivientes que han bioacumulado DDT. Este proceso se conoce como biomagnificación, ocurre cuando animales de alta jerarquía en la cadena alimenticia consumen animales pequeños que han bioacumulado un químico.3 Bioaccumulation vs Biomagnification

Consecuencias hacia la salud y el medio ambiente

La persistencia, bioacumulación y biomagnificación de DDT ha resultado en graves consecuencias para la salud de diversos seres vivientes. Los más resientes experimentos han demostrado que DDT puede estar asociado con el cáncer, la infertilidad, los abortos involuntarios y hasta la diabetes.(6) Más conocido es la implicación de DDT en la disminución de la población de pájaros de alta jerarquía de la cadena alimenticia. Un ejemplo es la disminución de las poblaciones del águila calva y el halcón peregrino, ya que DDT debilita la cascara de los huevos aviarios.  La población de ambas especies aumentó cuando el congreso de los Estados Unidos impuso un límite sobre el uso de DDT en el 1972.(16)

El uso descontrolado y disperso de DDT tuvo otras consecuencias imprevistas. En Malasia, por ejemplo, el rocío de DDT pudo haber causado la muerte de un sinnúmero de avispas que controlaban la población de polilla. La polilla se comía la paja de los techos de las casas en esa región.(10) Como ya no había avispas controlando la población de la polilla, los techos de las casas se debilitaban y se caían. Es interesante que la polilla podía distinguir entre la paja con DDT y la que no lo contenía.(10) Era entonces inefectivo fumigar con DDT para controlar la polilla.(10)

Otro caso es el de Bolivia. En el 1965 se descubrió que el fumigar con DDT causaba la muerte de los gatos en una aldea.(11) El CDC (Centro para la prevención y control de enfermedades por sus siglas en ingles) en Atlanta confirmó que los gatos tenían altas concentraciones de DDT.(11) Como consecuencia hubo una epidemia de fiebre hemorrágica boliviana al no haber gatos para controlar la población de roedores involucrados en la transmisión de dicha enfermedad.(11) Entonces, en esta aldea DDT no solo disminuyó los casos malaria si no que causó la epidemia de otra enfermedad mortal.

Los científicos brasileños estudiaron recientemente de los efectos de DDT en los huevos de gallina, cerca de la ciudad de Río de Janeiro.(7) Investigaron los alrededores de casa que se había sido rociada con DDT en el 1990. Observaron los huevos de gallinas que residían cerca de esa casa, y los de unas que vivían alejadas de la casa. En comparación con las gallinas alejadas, los huevos de aquellas cerca de la casa tenían una concentración 2.7 veces más alta de DDT.(7) Al comparar estos resultados con huevos comprados en la ciudad de Río de Janeiro ¡la concentración era 1,000 veces más alta! ¿Qué  implica para las personas que viven en esta zona? Significa que si una persona, que pese 150 libras, come en promedio un huevo al día estaría comiendo 2.54 microgramos de DDT.(7) Este valor se aproxima al valor toxico, cual es 34 microgramos  para una persona que pese 150 libras (5 x 10-4 mg/kg).  Los investigadores notan que esto solo toma en cuenta la exposición de DDT debido a huevos. No toma en cuenta el consumo de leche o carnes que también podría contribuir a la exposición humana de DDT.

 ¿Qué hacemos ahora?

Entendemos que DDT fue esencial en la guerra contra la malaria, pero a la misma vez tuvo efectos negativos dado a la bioacumulación y biomagnificación. ¿Qué aprendemos del DDT en las investigaciones exposición de pulgas de agua a nanopartículas? Hacemos estos experimentos para tener un mejor conocimiento de la interacción de las nanopartículas con diferentes componentes del medio ambiente. Estos experimentos solo son el comienzo, aún no hemos estudiado si las nanopartículas se bioacumulan o cómo se propagan en el medio ambiente. Pero aunque sean tan solo el comienzo, estamos estableciendo la plataforma necesaria para entender estos procesos completamente.

Mejores decisiones sobre el uso de DDT se pudiesen haber tomado si los científicos hubieran conocido todos los detalles de antemano. Quizás hasta se hubiera desarrollado una alternativa menos peligrosa. Hoy en día hay mucha gente trabajando en desarrollar técnicas para extraer contaminantes del medio ambiente. Algunos científicos están investigando los hongos ectomicorrícicos(12), los hongos de pudrición blanca(13), las bacterias(14) y muchos otros métodos para la degradación del DDT.(15) Sistemas  que ya están presentes en el medio ambiente. Si inicialmente hubiéramos conocidos estos mecanismos, o por lo menos entendido la persistencia de DDT en el medio ambiente, hubiéramos estado mejor preparados para lidiar con DDT. Esa es la idea que impulsa muchas de las investigaciones del Centro. Queremos tener un mejor entendimiento del comportamiento de las nanopartículas en el medio ambiente para poder completar el rompecabezas antes de que ocurran los  problemas.

Para leer el blog original en ingles, presione aquí. 

References & Further Reading
1. The History of Malaria, an Ancient Disease.
2. Nobelprize.org Ronald Ross – Biographical.
3. Harvard.edu Tropical Diseases and the Construction of the Panama Canal, 1904-1914. 
4. NobelPrize.org The Nobel Prize in Physiology or Medicine. 
5. Kinkela, D., DDT and the American Century. The University of North Carolina Press: Chapel Hill, NC, 2011.
6. DDT and human health, in Science of The Total Environment 
7. DDT environmental persistence from its use in a vector control program: a case study. 
8. Wolff, M. S., Letter to the Editor. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 1999, 36, 504.
9. NPIC DDT Fact Sheet.
10. Deterioration of thatch roofs by moth larvae after house spraying in the course of a malaria eradication programme in North Borneo.
11. Parachuting Cats and Crushed Eggs: The Controversy Over the Use of DDT to Control Malaria.
12. Degradation and mineralization of DDT by the ectomycorrhizal fungi, Xerocomus chrysenteron.
13. Co-remediation of DDT-contaminated soil using white rot fungi and laccase extract from white rot fungi.
14. Desulfomonile tiedjei gen. nov. and sp. nov., a novel and anaerobic, dehalogenating, sulfate-reducing bacterium.
15. DDT remediation in contaminated soils: a review of recent studies.
16. Can the Bald Eagle Still Soar After It Is Delisted?

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