5 Minute
O strategie de detoxifiere descrisă recent permite unui vierme din adâncuri să prospere în unele dintre cele mai chimic ostile habitate de pe planetă. Cercetători conduși de Chaolun Li la Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences raportează că viermele tubicol Paralvinella hessleri acumulează arsenic și apoi îl combină cu sulfid pentru a genera mici depozite de mineral galben — orpiment — în interiorul celulelor pielii sale. Studiul, publicat pe 26 august 2025 în jurnalul open-access PLOS Biology, prezintă analize microscopice, genetice și chimice care arată cum acest mecanism de „combătut otravă cu otravă” permite supraviețuirea la izvoarele hidrotermale.
Contextul izvoarelor hidrotermale și provocarea biologică
Izvoarele hidrotermale sunt fisuri în fundul mării care emit fluide superîncălzite, bogate în minerale. Aceste coloane sunt puncte fierbinți de energie chimică la scară globală, susținând ecosisteme unice de bacterii, viermi, melci și alte nevertebrate. Însă fluidele de la izvoare conțin și compuși periculoși, precum sulfidul de hidrogen și metale dizolvate, inclusiv arsenicul. În Pacificul de Vest, Paralvinella hessleri ocupă zonele cele mai fierbinți și chimic intense, unde arsenicul din mediu poate să se acumuleze în țesuturile viermelui — uneori depășind 1% din masa corporală.
Înțelegerea modului în care animalele de la izvoare tolerează astfel de concentrații oferă informații valoroase despre fiziologia extremofilelor, ciclurile elementelor la fundul mării și strategiile evolutive prin care organismele fac față mediilor toxice.
Metodele studiului și descoperirea
Li și colegii săi au combinat microscopie electronică și optică de înaltă rezoluție cu analize de ADN, proteine și chimice pentru a urmări distribuția și starea chimică a arsenicului în P. hessleri. Metode spectroscopice, inclusiv analize Raman, au fost esențiale pentru caracterizarea granulelor intracelulare galbene observate la microscop. Aceste granule sferice, intens colorate, s-au dovedit a fi agregate minerale de orpiment (sulfid de arsenic, As2S3).
Cum are loc reacția
Echipa propune că arsenicul, preluat din fluidele izvorului, este sechestrat în celulele epidermice sub formă de particule sau conjugate. Acolo, expunerea la sulfidul abundent din fluidele înconjurătoare — și posibil la sulfid produs biotic intern — favorizează formarea cristalelor de orpiment. Prin conversia arsenicului dizolvat sau reactiv într-o fază minerală insolubilă, viermele reduce efectiv biodisponibilitatea și toxicitatea imediată a elementului.
Constatări cheie și implicații
Identificarea depozitelor intracelulare de orpiment reprezintă o cale de detoxifiere nouă pentru un metazoar. Rapoarte anterioare au documentat niveluri ridicate de arsenic la anelidele din izvoare înrudite și la unele gastropode; acest studiu sugerează că mineralizarea până la sulfid de arsenic ar putea fi o strategie mai largă în rândul faunei de la izvoare. Sechestrarea minerală schimbă modul în care arsenicul circulă în ecosistemele hidrotermale și poate influența relațiile prădător–pradă, depozitarea pe termen lung a elementelor toxice în biomasa organismelor și amprenta geochimică a depunerilor din zonă.
Coautorul Hao Wang a descris impactul vizual al descoperirii: vederea viermilor galben-vii pe monitorul unui ROV, pe fundalul biofilmurilor albe și a rocii întunecate a izvorului, evidențiază atât aspectul lor izbitor, cât și mediul extrem în care trăiesc. Echipa a remarcat, de asemenea, rezonanța culturală interesantă a orpimentului — folosit istoric ca pigment auriu în arta medievală și renascentistă — în raport cu acest proces biologic.
Perspective ale experților
Dr. Elena Morales, biogeochimist marin la Ocean Chemistry Institute (ficțional), comentează: "Acest studiu leagă biologia celulară de geochimie. Capacitatea de a precipita orpiment intracelular nu oferă doar o cale de detoxifiere, ci sugerează și că animalele de la izvoare pot transforma și stabiliza activ toxicanții dizolvați. Ridică întrebări interesante despre căile genetice care stau la baza manipulării metalelor la extremofile și despre posibile aplicații biotehnologice în bioremediere."
Direcții viitoare și tehnologii
Lucrările viitoare vor încerca să identifice transportorii moleculari și enzimele care mediază absorbția arsenicului, gestionarea sulfidului și nucleația minerală. Recoltarea avansată in situ prin ROV-uri, combinată cu secvențiere la nivel de celulă unică și imagistică chimică la scară nanometrică, va clarifica dacă mineralizarea este pasivă sau reglată biologic. Pot exista, de asemenea, implicații pentru biomining și bioremedierea inginerizată: organismele care convertesc toxine solubile în forme minerale stabile ar putea inspira noi abordări pentru a reduce contaminarea apei.
Concluzie
Paralvinella hessleri demonstrează o strategie biologică nerecunoscută anterior: mineralizarea intracelulară a arsenicului cu sulfid pentru a forma orpiment. Acest mecanism reduce toxicitatea imediată și permite viața în habitate bogate în arsenic și sulfid la izvoarele hidrotermale. Descoperirea reconfigurează înțelegerea noastră despre interacțiunile nevertebratelor marine cu elemente toxice și evidențiază adâncurile marine ca sursă de soluții biochimice noi pentru provocări de mediu extreme.
Sursa: sciencedaily
Comentarii