{"id":4824,"date":"2015-10-30T15:49:57","date_gmt":"2015-10-30T14:49:57","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=4824"},"modified":"2015-10-30T17:51:55","modified_gmt":"2015-10-30T16:51:55","slug":"gotowi-na-arsen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2015\/10\/30\/gotowi-na-arsen\/","title":{"rendered":"Gotowi na arsen?"},"content":{"rendered":"

\"arsen\"<\/a><\/a>Jest powszechnie znan\u0105 toksyn\u0105, a to mi\u0119dzy innymi za spraw\u0105 literatury kryminalno-detektywistycznej. Na jej kartach nie brakuje bowiem opis\u00f3w trucia niewygodnych os\u00f3b arszenikiem, czyli tr\u00f3jtlenkiem arsenu. Ale arsen to nie tylko metaloid rodem z beletrystyki. To w wielu miejscach \u015bwiata problem dnia codziennego.
\n
\nParacelsus, szwajcarski lekarz, przyrodnik i filozof \u017cyj\u0105cy w latach 1493\u20131541, powiedzia\u0142: \u201eTylko dawka czyni, \u017ce dana substancja nie jest trucizn\u0105\u201d. Dzi\u015b wiemy, \u017ce nie tylko odpowiednie st\u0119\u017cenie czyni arsen niebezpiecznym, ale przede wszystkim forma, w jakiej wyst\u0119puje. Nieorganiczne zwi\u0105zki, w kt\u00f3rych arsen wyst\u0119puje na III i V stopniu utlenienia, charakteryzuj\u0105 si\u0119 najwi\u0119ksz\u0105 toksyczno\u015bci\u0105, a na domiar z\u0142ego s\u0105 znakomicie przyswajane drog\u0105 pokarmow\u0105. Z kolei niekt\u00f3re organiczne zwi\u0105zki tego metaloidu, jak np. arsenobetaina, s\u0105 niemal oboj\u0119tne dla organizm\u00f3w \u017cywych. Z tego w\u0142a\u015bnie powodu ocena bezpiecze\u0144stwa produktu \u017cywno\u015bciowego wymaga oznaczenia poszczeg\u00f3lnych form arsenu, a nie tylko jego ca\u0142kowitej zawarto\u015bci.<\/p>\n

Wed\u0142ug szacunk\u00f3w a\u017c 140 milion\u00f3w ludzi na \u015bwiecie zmuszonych jest na co dzie\u0144 pi\u0107 wod\u0119 ska\u017con\u0105 arsenem. To problem przede wszystkim Indii oraz Bangladeszu. Na terenie tych pa\u0144stw utwory geologiczne s\u0105 naturalnie bogate w \u0142atwo wymywane przez wod\u0119 i dobrze w niej rozpuszczalne zwi\u0105zki tego metaloidu. Podobna sytuacja wyst\u0119puje r\u00f3wnie\u017c w niekt\u00f3rych miejscach Stan\u00f3w Zjednoczonych (np. w Kalifornii czy Arizonie), ale woda przeznaczana na cele pitne jest tam poddawana procesom uzdatniania skutecznie zmniejszaj\u0105cym st\u0119\u017cenia arsenu i dostosowuj\u0105cym je do rygorystycznych norm. <\/p>\n

Niestety, Bangladeszu zwyczajnie nie sta\u0107 na podobne rozwi\u0105zania, studnie z wod\u0105 pitn\u0105 znaczone s\u0105 wi\u0119c farbami. Zielon\u0105, kiedy st\u0119\u017cenia nie s\u0105 niebezpieczne, czerwon\u0105 \u2013 gdy s\u0105 one zbyt wysokie. Skuteczno\u015b\u0107 takiej metody w warunkach powszechnego ub\u00f3stwa jest jednak w\u0105tpliwa. Pomimo pomocy udzielonej Bangladeszowi wci\u0105\u017c \u015brednio jedna z pi\u0119ciu studni jest \u017ar\u00f3d\u0142em toksycznej wody. Nie dziwi wi\u0119c widok ludzi z charakterystycznymi, pigmentowanymi, ciemnymi plamkami na zewn\u0119trznej cz\u0119\u015bci d\u0142oni i st\u00f3p \u2013 to jeden z objaw\u00f3w chronicznego nara\u017cenia na arsen. Skutk\u00f3w, i to powa\u017cniejszych, jest jednak o wiele wi\u0119cej. Arsen uszkadza nerwy obwodowe, jest rakotw\u00f3rczy, zaburza rozw\u00f3j dzieci. Truje jednak nie tylko ludzi. Jest toksyn\u0105 totaln\u0105, zw\u0142aszcza w formie nieorganicznej. Wystrzegaj\u0105 si\u0119 jej bakterie, grzyby, ro\u015bliny i zwierz\u0119ta.<\/p>\n

Skoro jednak arsen jest tak powszechny w niekt\u00f3rych rejonach globu, a zarazem niezwykle niebezpieczny, to mo\u017ce natura chocia\u017c cz\u0119\u015bciowo znalaz\u0142a spos\u00f3b, aby sobie z nim radzi\u0107? Kilka lat temu \u015bwiatem naukowym wstrz\u0105sn\u0119\u0142a informacja o bakteriach wyizolowanych z przepi\u0119knego jeziora Mono<\/a>, kt\u00f3re w warunkach laboratoryjnych mia\u0142y wbudowywa\u0107 arsen w miejsce fosforu w cz\u0105steczce DNA. Odkrycie to, opublikowane na \u0142amach zacnego periodyku \u201eScience”, mia\u0142o by\u0107 pierwszym dowodem na istnienie organizm\u00f3w nie tylko tolerancyjnych wobec arsenu, ale co wi\u0119cej \u2013 wykorzystuj\u0105cych go w tak istotnej funkcji biologicznej, jak\u0105 jest synteza kwas\u00f3w nukleinowych! <\/p>\n

Czy\u017cby wi\u0119c na Ziemi istnia\u0142a odr\u0119bna \u015bcie\u017cka ewolucji organizm\u00f3w, tocz\u0105ca si\u0119 jakby r\u00f3wnolegle z t\u0105, kt\u00f3r\u0105 dotychczas opisywa\u0142a nauka? Nic bardziej mylnego. Dzi\u015b wiemy ju\u017c, \u017ce w opisanych powy\u017cej badaniach pope\u0142niono istotne b\u0142\u0119dy metodologiczne<\/a>, kt\u00f3re skierowa\u0142y naukowc\u00f3w do nieprawid\u0142owych wniosk\u00f3w. Nie oznacza to jednak pora\u017cki biologii w walce z arsenem. Sprytnym przystosowaniem charakteryzuj\u0105 si\u0119 bowiem niekt\u00f3re gatunki grzyb\u00f3w. Potrafi\u0105 przekszta\u0142ca\u0107 pobrany z pod\u0142o\u017ca arsen nieorganiczny we wspomnian\u0105 wcze\u015bniej arsenobetain\u0119 – praktycznie nietoksyczn\u0105 organiczn\u0105 form\u0119, kt\u00f3r\u0105 kumuluj\u0105 w grzybni i owocnikach. Uciesz\u0105 si\u0119 r\u00f3wnie\u017c smakosze popularnej pieczarki, bo ta z kolei potrafi rosn\u0105\u0107 na pod\u0142o\u017cach zanieczyszczonych nieorganicznym arsenem i nie akumulowa\u0107 go w swoich owocnikach. Podgrzybek brunatny, cel poszukiwa\u0144 grzybiarzy, potrafi za to wyrosn\u0105\u0107 na terenach przemys\u0142owych i kumulowa\u0107 niebezpieczne dla cz\u0142owieka ilo\u015bci arsenu nieorganicznego w cz\u0119\u015bciach jadalnych. Stawiajmy wi\u0119c nie na ilo\u015b\u0107, a na jako\u015b\u0107 – i zbierajmy grzyby z miejsc dalekich od \u017ar\u00f3de\u0142 zanieczyszcze\u0144.<\/p>\n

Czy cz\u0142owiek m\u00f3g\u0142by wykszta\u0142ci\u0107 jakiekolwiek mechanizmy tolerancji w obliczu podwy\u017cszonej obecno\u015bci arsenu w \u015brodowisku? Na to wa\u017cne i niezwykle ciekawe pytanie jedni odpowiedz\u0105, \u017ce to ma\u0142o prawdopodobne, bo nasz organizm to bardzo z\u0142o\u017cony system, ma\u0142o plastyczny i niezwykle wolno reaguj\u0105cy na zmiany \u015brodowiskowe. I b\u0119dzie w tym sporo racji. Sp\u00f3jrzmy np. na Skandynaw\u00f3w \u2013 stosunkowo wysoce izolowan\u0105 europejsk\u0105 populacj\u0119 \u017cyj\u0105c\u0105 od zarania dziej\u00f3w na obszarach o niskiej twardo\u015bci w\u00f3d, a wi\u0119c niewielkiej zasobno\u015bci w zwi\u0105zki magnezu i wapnia. Spodziewan\u0105 adaptacj\u0105 by\u0142oby zatem np. wykszta\u0142cenie bardziej skutecznych dr\u00f3g czy mechanizm\u00f3w pozyskiwania wapnia z pokarmu sta\u0142ego. <\/p>\n

Jednak to w\u0142a\u015bnie Skandynawi\u0119 charakteryzuje jedna z najwy\u017cszych w Europie cz\u0119sto\u015b\u0107 osteoporozy \u2013 choroby b\u0119d\u0105cej skutkiem niedoboru tego pierwiastka. Dlatego te\u017c tak du\u017ce zaskoczenie, a zarazem fascynacj\u0119 wywo\u0142a\u0142y wyniki bada\u0144 opublikowane w tym roku przez zesp\u00f3\u0142 Mattias Jakobsson i Karin Broberg. Odkryli oni niewielk\u0105 populacj\u0119 ludzk\u0105, kt\u00f3ra jako jedyna na \u015bwiecie posiada wyspecjalizowany mechanizm tolerancji arsenu. To pierwsze doniesienie o ludzkiej adaptacji do obecno\u015bci podwy\u017cszonych st\u0119\u017ce\u0144 tego pierwiastka w \u015brodowisku.<\/p>\n

Badaniami obj\u0119to niewielk\u0105 i bardzo izolowan\u0105 populacj\u0119 w argenty\u0144skim San Antonio de los Cobres, miasteczku le\u017c\u0105cym w p\u00f3\u0142nocnej Argentynie, w Andach, na wysoko\u015bci 3770 m n.p.m. Erupcje wulkan\u00f3w w przesz\u0142o\u015bci doprowadzi\u0142y do od\u0142o\u017cenia si\u0119 znacznej ilo\u015bci arsenu na tym terenie i w zwi\u0105zku z tym okoliczne wody zawieraj\u0105 jego bardzo wysokie st\u0119\u017cenia. Badacze zaobserwowali, \u017ce w\u015br\u00f3d mieszka\u0144c\u00f3w San Antonio de los Cobres wyst\u0119puje z niespotykan\u0105 wcze\u015bniej cz\u0119sto\u015bci\u0105 mutacja w genie AS3MT, kt\u00f3ra umo\u017cliwia syntez\u0119 enzymu metylotransferazy arsenowej. Enzym ten umo\u017cliwia z kolei metylacj\u0119 nieorganicznych form arsenu, znacznie zmniejszaj\u0105c toksyczno\u015b\u0107 tego pierwiastka, ale – co najwa\u017cniejsze – u\u0142atwiaj\u0105c i przyspieszaj\u0105c jego wydalenie z organizmu.<\/p>\n

To niezwyk\u0142e przystosowanie genetyczne umo\u017cliwia badanej populacji spo\u017cywanie wody, w kt\u00f3rej st\u0119\u017cenie arsenu przekracza 20-krotnie poziomy uznawane za bezpieczne! Okazuje si\u0119 wi\u0119c jednak, \u017ce w warunkach silnego i sta\u0142ego stresu \u015brodowiskowego (a jest nim niew\u0105tpliwie podwy\u017cszona obecno\u015b\u0107 arsenu) wysoce izolowane populacje ludzkie (o niewielkiej wymianie puli genowej) mog\u0105 podlega\u0107 bardzo skutecznemu zjawisku selekcji naturalnej. W tym przypadku selekcja ta wspiera prze\u017cycie potomstwa z mutacj\u0105 umo\u017cliwiaj\u0105c\u0105 syntez\u0119 metylotransferazy arsenowej.<\/p>\n

Odkrycia te niestety nie mog\u0105 stanowi\u0107 pocieszenia dla mieszka\u0144c\u00f3w Indii czy Bangladeszu, cierpi\u0105cych z powodu zatrucia arsenem obecnym w wodzie pitnej. S\u0105 jednak niezwyk\u0142ym dowodem na to, \u017ce organizm ludzki mo\u017ce na drodze ewolucji dostosowa\u0107 si\u0119 do obecno\u015bci toksyn w \u015brodowisku \u017cycia. Czy dotyczy to tylko arsenu? Na to pytanie na pewno warto szuka\u0107 odpowiedzi.<\/p>\n

Piotr Rzymski<\/strong><\/p>\n

Ilustracja: Piotr Rzymski\u00a0(CC BY-ND 2.0)<\/em>
\n\u0179r\u00f3d\u0142a:<\/p>\n

Carina M Schlebusch, Lucie M Gattepaille, Karin Engstr\u00f6m, Marie Vahter, Mattias<\/a>
\nJakobsson,Karin Broberg. 2015. Human adaptation to arsenic-Rich environments. Molecular Biology and Evolution doi: 10.1093\/molbev\/msv046<\/a>
\nMiros\u0142aw Mleczek, Przemys\u0142aw Niedzielski, Marek Siwulski, Piotr Rzymski, 0Monika G\u0105secka, Piotr Goli\u0144ski, Lidia Kozak, Tomis\u0142aw Kozubik. 2015. Importance of low substrate arsenic content in mushroom cultivation and safety of final food product. European Food Research and Technology DOI: 10.1007\/s00217-015-2545-4 <\/a>
\nhttp:\/\/www.who.int\/ipcs\/features\/arsenic.pdf<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Jest powszechnie znan\u0105 toksyn\u0105, a to mi\u0119dzy innymi za spraw\u0105 literatury kryminalno-detektywistycznej. Na jej kartach nie brakuje bowiem opis\u00f3w trucia niewygodnych os\u00f3b arszenikiem, czyli tr\u00f3jtlenkiem arsenu. Ale arsen to nie tylko metaloid rodem z beletrystyki. To w wielu miejscach \u015bwiata problem dnia codziennego.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[191,6],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4824"}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4824"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4824\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4835,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4824\/revisions\/4835"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4824"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4824"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4824"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}