نشانگرهای زیستی(بیومارکر) آلودگی دریا

انواع و منشا آلاینده های دریایی: آلاینده ها هنگام بارندگی از راه شستشوی باران از روی سطوح شهری (جاده ها ، بام ها، پارکینگ ها، مکان های ساخت و ساز)و در نتیجه پسابهای کشاورزی و همچنین پسابهای صنعتی و در نتیجه حمل و نقل دریایی و سکوهای نفت و ریزشها و حوادث نفتی وارد محیط های آبی میشوند . آلاینده های بالقوه عبارتند از: مواد آلی(خاکبرگ،فاضلاب) فلزات سنگین،مواد شیمیایی آلی(هیدروکربن های اروماتیک چندحلقوی ، ارگانوکلرین،دیوکسین)، نوترینت ها،عوامل بیماریزا و رسوبات که همگی میتوانند اثرات منفی روی بوم سازگان دریایی دارا باشند .بیفنول های چند کلره( PCB) آلاینده های پایداری هستند که در بدن جانداران تجمع می یابد و گزارش شده که با اختلالات نموی ، عصبی و ایمونولوژیک در انسان همراه است.. فلزات در کشاورزی ، صنعت و پزشکی کاربرد دارند و گروهی از آلاینده های با گسترش نسبتاً جهانی را تشکیل میدهند. برخی فلزات مانند Fe،Cu،Co،Mn،Zn و Cr فلزات ضروری هستند و بسته به میزان غلظتشان میتوانند اثرات مثبت یا منفی داشته باشند. فلرات سنگین دیگر مانند Hg،Pb،Cd و As در هیچ فرایند زیستی لازم شناحته نشده اند ومیتوانند اثرات نامطلوب سختی روی جانداران داشته باشند. آلاینده های آلی دریایی: فعالیتهای صنعتی ، کشاورزی و شهری مسئول عمده وجود آلاینده های شیمیایی در سرار دنیا هستند. آلاینده ها هنگامی که به محبط رها میشوند تحت تاثیر فرایندهای فیزیکوشیمیایی قرار میگیرندکه تعیین کننده سرنوشت مختلف و پراکندگی آنها در زمین سپهر،آب سپهر ، هواسپهر و بوم سپهر است. بسیاری از پژوهشگران محیط های دریایی را گیرنده های اصلی مواد زنوبایوتیک میدانند، براستی مواد سمی از هواسپهر،رودخانه ها ،پسابهای پالایش آب و همچنین خود آلودگیهایی که در فعالیتهای دریایی تولید میشوند(شیلات و آبزی پروری دریایی، کشتیرانی،حفاری) همگی به دریا میرسند. نگرانیهای فراوانی درباره آلاینده های دریایی آلی شامل ترکیبات ارگانوکلره،هیدروکربن ها و ترکیبات فلزی آلی وجود دارد,بسیاری از آنها مانند آفت کشهای ارگانوکلره( OCP) ،بیفنیل های چندکلره( PCB)، هیدروکربنهای حلقوی( PAH )و دیوکسین ها و فوران ها بنام آلاینده های آلی پایدار ( POP) نامیده شده اند. POP نیمه فرارند و نیمه عمر طولانی دارندو از راه فرایندهای مختلفی در جهان گسترش می یابند. در حقیقت بقایای POP ها در همه جای دنیا ردیابی میشوند ، حتی در جاهایی که خودشان منبع آلاینده آن را ندارند مانند مناطق قطبی نیز یافت میشوند. نگرانیها در باره حظور آنها در محیط زیست بیشتر بدلیل کشش آنها برای تجمع زیستی در زیاگان و بزرگنمایی زیستی در زنجیره غذایی است که میتواند موجب اثرات سمی آسیب زننده ای باشد. اثرات آنها روی جانداران و انسانها از جمله سرطانزایی ،جهشزایی، برهم زدن غدد درون ریز،ایمونوتاکسیسیتی و... گزارش شده است. بیومارکرها: در سالهای اخیر پایش اکوسیستم های آبی از سنجش کمی مقدار آلاینده در آب، رسوب و بافت ماهی به سنجشهای کیفی اثرات آلاینده ها بر آبزیان و بررسی وضعیت سلامت آبزیان و نهایتا اکوسیستم سوق پیدا نموده است . پایش سنتی آلودگی فلزات سنگین در اکوسیستم های دریایی شامل اندازه گیری آنها در آب، رسوب و گونه های بومی هر منطقه است. استفاده از آب در سنجش فلزات سنگین مشکلاتی را به همراه دارد، سنجش های مربوط به آب بسیار پرهزینه و پرزحمت است. معمولا غلظتهای پایینی از فلزات سنگین در آب دریا وجود دارد،در نتیجه اندازه گیری آنها در آب نیازمند تغلیظ حجم زیادی از آب می باشد که علاوه بر بالابردن هزینه های آزمایش، باعث بروز اشتباه در سنجش می گردد. علاوه بر این، همه اشکال فلزات در آب قابل دسترس نبوده و همچنین یک میانگین مناسب برای پیش بینی دقیق اثرات نامطلوب فلزات سنگین در آبها وجود ندارد . استفاده از رسوبات جهت پایش فلزات سنگین در دریاها علی رغم سودمندی در تعیین پراکنش آلاینده ها، مشکلاتی را نیز به همراه دارد. غلظت فلزات در رسوبات بر اثر عواملی نظیر سرعت ته نشینی، اندازه ذرات، سرعت رسوبگذاری ذرات معلق و میزان مواد آلی موجود در رسوبات دچار نوسان می گردد.علاوه بر مشکلات ذکر شده، مهمترین نقیصه در پایش فلزات سنگین با استفاده از عوامل غیر زنده (آب و رسوب) عدم تطبیق مقادیر بدست آمده فلزات با میزان دسترس بودن بودن آلاینده های پایدار برای آبزیان است . از گونه های ویژه ای از موجودات زنده می توان بعنوان پایشگر زیستی محیطهای آبی استفاده نمود. این موجودات که به شاخص زیستی یا بیواندیکاتور معروفند توانایی تجمع آلاینده ها را در بافتهای خود دارند به نحوی که این تجمع همبستگی با تغییرات آلاینده ها در محیط دارند، بنابراین غلظت فلزات تجمع یافته در یک پایشگر زیستی کسری از کل دسترسی زیستی یکپارچه آن فلز ناچیز برای آن موجود است. این موجودات می توانند به عنوان بیومانیتور یا پایشگر زیستی اکوسیستم استفاده شوند . خیلی مواقع واژه پایشگر زیستی و شاخص زیستی به جای یکدیگر قرار می گیرند، اما در واقع این دو متفاوت هستند. شاخص زیستی یک موجود یا قسمتی از یک موجود یا جامعه ای از یک موجود زنده است که اطلاعاتی را در مورد کیفیت محیطش ارائه می دهد (اطلاعات کیفی)، در حالیکه پایشگر زیستی یک موجود یا قسمتی از یک موجود یا جامعه ای از یک موجود زنده است که کمیت مربوط به کیفیت آن محیط را اندازه گیری می کند یا کیفیت محیط را از لحاظ کمی می سنجد (اطلاعات کمی) . سنجشهای فیزیکی و شیمیایی اطلاعاتی درباره حالت فلز و سطح آلودگی اکوسیستم می دهد، در صورتیکه مطالعات پایش زیستی اطلاعات بیشتری را در مورد سطح تجمع زیستی و تاثیرات سمی بوجود آمده ارائه می کند. ولی این شاخص ها وضعیت فیزیولوژیکی موجود و نحوه تغییرات و سازشهای اکوفیزیولوژیک آن در مواجهه با آلاینده ها را مورد بررسی قرار نمی دهند . از این رو نیاز به شاخص جدیدی که وضعیت فیزیولوژیکی آبزی را در مواجهه با آلاینده ها نشان دهد ضروری به نظر می رسد . بیومارکرها یا نشانگرهای زیستی شاخص های ژنی، بیوشیمیایی، سلولی، بافتی، خون شناسی، آنزیمی و جمعیتی هستند که به ردیابی اثرات ثانویه آلاینده ها بر آبزیان می پردازند و وضعیت فیزیولوژیک آبزی را جهت ارزیابی سلامت آبزیان و نهایتا اکوسیستم آبی مورد بررسی قرار می دهند. از مزایای بیومارکرها می توان به تشخیص به موقع اثرات آلاینده ها پیش از بروز آسیب های اکولوژیک، سهولت در اجرا، عدم پیچیدگی روشها، نیاز به صرف هزینه کم و اجرا در شرایط مختلف آزمایشگاهی و محیطی نام برد . فنون و نشانگرهای مختلفی جهت تشخیص آلودگی زیست محیطی وجود دارد. تکنیکها شامل بیان ژن افتراقی.RAPD، روشهای ایمونولوژیکو پروتئومیکس و... هستند. نشانگرها شامل آسیب های ژنوتاکسین مانند تشکیل ترکیبات اضافی DNA،جهش ژنی،شکافت DNA، آلوزایم ها سنتز پروتئین های عمومی یا پروتئین های ویژه مانند گلوتاتیون Sترانسفراز پروتئین های heat-shock و متالوتیونین و...هستند. زیست نشانگرهای پروتئینی: پروتئین های ویژه ای که بعنوان نشانگر بکار رفته اند دربردارنده آنزیمهای درگیر در سمزدایی و آنزیمهای کنترل کننده متابولیسم و دفع موادشیمیایی خارجی میباشند. این پروتئین ها شامل متالوتیونین ها و آنزیمهای سیتوکروم p450 ، پروتئینهای استرس مانند heat shock proteins (HSPs), ), superoxide dismutase (SOD) and xanthine oxidase (XOD) و پروتئینهای مسیرهای دفاعی انتی اکسیدانت ها مانند گلاتاتیون s ترانسفراز،کاتالاز و گلوتاتیون است. رده دیگری از پروتئین ها که بعنوان بیومارکر بکار رفته اند پروتئینهای درگیر در زاداوری ماهی یا نمو اولیه جنینی میباشند. این رده در بر دارنده ویتلوجنین, پروتئینهای تخم و گیرنده های مختلف سلولی مانند گیرنده های استروژن و steroidogenic factor-1 constitutive androstane receptor (CAR), pregnelone X receptor (PXR/SXR) and peroxisome proliferator activated receptor (PPAR), testicular receptors (TR2 ) and TR4 orphan receptor بیشترین بررسی ها روی گیرنده های هورمون تیروئید و گیرنده های استروژن انجام شده است .