ECOTÓXICOS: LA NATURALEZA AMENAZADA

La visión antropocéntrica del medio ambiente ha despreciado desde hace siglos la relación del ser humano con la naturaleza circundante, considerándola como que está a su servicio, desde el uso simplemente recreativo hasta la mas profunda concepción económica de su explotación.

Bajo los supuestos del desarrollo y el control de los enemigos naturales del hombre, la civilización moderna no solo ha depredado a las especies sino que ha modificado el ambiente físico para hacerlo aceptable a sus necesidades.

Sobre este concepto, el aporte de la tecnología ha hecho lo suyo, incorporando al ambiente natural sustancias químicas no existentes en la naturaleza, o bien cuya concentración natural es infinitamente inferior a la creada por la industria.

Actualmente hay más de 100000 sustancias de síntesis de uso habitual, de las cuales al menos 1500 se consideran sospechosas o característicamente tóxicas (Norma REACH). 

Paracelso, el famoso médico suizo, establecía ya en el siglo XVI: “Nada es inocuo, todo es veneno; sólo la dosis hace la diferencia”.

Este paradigma, ha sido la base de los estudios sobre toxicidad hasta mediados del siglo XX, de manera de establecer niveles de seguridad o “dosis de referencia”  de manera de evitar efectos sobre la salud. Consecuentemente, concibe que mayores dosis puede producir daño y menores no lo harán.

Dado que los criterios de clasificación de los tóxicos, en la concepción clásica, se basan en las propiedades intrínsecas de la sustancia química, no tienen en cuenta la situación de exposición del lugar o las condiciones ambientales específicas. Esa clasificación es independiente del tiempo y del espacio. 

El único caso en donde no se establecen niveles de riesgo, sino de inaceptabilidad es con las sustancias que incuestionablemente producen cáncer, donde no hay niveles admisibles.

Este modelo se encuentra perimido, ya que desdeña otros factores como el tiempo de exposición, la naturaleza genética del individuo, la coparticipación de otras sustancias como atenuadores o activadores de la acción tóxica y por último, los efectos sobre el medio ambiente que podría temprana o tardíamente trasladarse al ser humano. 

Múltiples estudios han demostrado que las respuestas desencadenadas por algunas sustancias químicas son diferentes según el nivel de organización biológica, generando también efectos diferentes. Esto significa que algunos contaminantes ambientales pueden provocar efectos biológicos aún a concentraciones extremadamente bajas en el medio. 

Surge así una nueva rama de la toxicología que integra el concepto ambiental al estudio de la toxicidad de las sustancias químicas, incorporando el estudio de la circulación de las mismas en el ambiente biótico y abiótico de los Ecosistemas: La ecotoxicología. 

La Ecotoxicología es entonces una disciplina relativamente nueva, definida por René Truhaut en 1969. Combina el concepto Ecología (la ciencia que estudia las interacciones entre los organismos, su distribución y abundancia), con la Toxicología (el estudio de los efectos nocivos de las sustancias en el organismo vivo, usualmente el  humano). Por lo tanto, la Ecotoxicología incursiona no solo en el estudio le impacto de las sustancias químicas sobre individuos sino sobre todas las poblaciones del ecosistema.  

De tal manera, los tóxicos, ya no se entienden solamente desde el punto de vista antropocéntrico sino incorporados e interaccionados en la biosfera.  Son los ECOTÓXICOS.

La mejor definición de un ecotóxico podría resumirse entonces como:

Sustancias o desechos que, si se liberan, tienen o pueden tener efectos adversos inmediatos o retardados en el medio ambiente, debido a la bioacumulación o a los efectos tóxicos en los sistemas bióticos. (Convenio de Basilea)

Respecto a esta definición se desprende que:

• Los efectos, consecuentemente , pueden ser agudos (inmediatos) o crónicos (a largo plazo). 

• Los efectos a largo plazo pueden aparecer a lo largo del tiempo (retardados), por exposición constante al tóxico, la capacidad del organismo de incorporarlo a sus tejidos de manera permanente (bioacumulación) y/o disponer de mecanismos metabólicos de detoxificación muy lenta.

ECOSISTEMAS Y CIRCULACIÓN DE MATERIALES
Las relaciones de alimentación (relaciones tróficas) en un ecosistema determinado, son la esencia de la circulación de los materiales en la misma. Conocidos son los ciclos biogeoquímicos del Carbono (C) y Nitrógeno (N). De idéntica manera, las sustancias químicas (que contienen usualmente C, N, Azufre (S),Oxígeno (O) e Hidrógeno (H)), circulan en la naturaleza, sufriendo procesos de transformación (no necesariamente degradación), ya sea en contacto con el ambiente biótico como con el abiótico.

La complejidad de las interacciones originadas por las redes tróficas, constituye un punto de estudio importante para establecer la circulación de las sustancias y los efectos sobre los organismos vivos. Dado que la afectación no es la misma en los diferentes organismos, la acción del tóxico podrá generar rupturas de la red alimentaria y consecuentemente afectar a organismos que no necesariamente sufren efectos por el tóxico en sí, sino por la reducción o letalidad de las especies con la que tiene relación trófica y que afectan indirectamente su supervivencia.

Habitualmente, a un ecosistema pueden llegar numerosos contaminantes, unos persistirán un largo tiempo, otros serán transformados o destruidos por el medio; también varía el tiempo que permanecen en los organismos vivos. La gran diversidad de sustancias que se liberan al medio ambiente, hace que resulte muy complejo determinar con rigurosidad los efectos que resultan de la toxicidad múltiple o la interacción de diferentes sustancias sobre un mismo individuo. 

CÓMO ACTÚAN LOS TÓXICOS EN EL MEDIO AMBIENTE
La acción de un tóxico en un ecosistema se divide en dos etapas, la primera denominada toxicocinética en la que el tóxico entra en el ecosistema, se acumula y se transforma, y la segunda etapa, o toxicodinámica, que integra la acción del tóxico y la respuesta del ecosistema:

1. PRIMERA ETAPA: El compuesto entra por el aire en forma de vapor o de gas, arrastrado o diluido por el agua de lluvia, de riego, etc.. o, a veces, difundiéndose por materiales permeables. Incluye tres fases:

1º Transporte. Introduciéndose en las cadenas alimenticias y en los ciclos biogeoquímicos.
2º Acumulación en el medio y en los organismos (Bioacumulación). El tóxico se integra en la cadena trófica y va incrementando su concentración en las distintas especies pudiendo llegar hasta el ser humano. Se mide habitualmente por medio del Factor de Bioconcentración (FCB). El conocimiento de los factores de bioconcentración es útil para la evaluación del riesgo de exposición y estimar las consecuencias a largo plazo 

3º  Transformaciones de los compuestos como resultado de reacciones químicas o de procesos biológicos. Estos cambios pueden representar unas veces un incremento y otras una reducción de la toxicidad. 

Fase I: El compuesto es transformado a partir de sus características químicas por enzimas específicas de grupos funcionales (Oxidasas, reductasas, esterasas, hidrolasas, etc.). De manera general, las reacciones enzimáticas que originen una oxidación del compuesto tenderán a producir metabolitos más activos, mientras que la hidrólisis actuaran como atenuadores del efecto tóxico . No todos los organismos responden de la misma manera y resuelven la presencia del tóxico por la misma vía metabólica, en algunos casos, el toxico se convierte en un compuesto mas activo. Ello es la base del desarrollo y formulación de estas sustancias cuando se utilizan como pesticidas, por ejemplo.

Fase II: El compuesto es conjugado con Acido glucurónifo, sulfato, glutatio, acetato, etc para transformarlo en una sustancia inactiva, soluble en agua para que pueda ser excretada por la orina en los casos de organismos superiores. Las enzimas involucradas son generalmente transferasas que incorporan a estas sustancias a la molécula del tóxico ya transformado en la Fase I. 

2. SEGUNDA ETAPA: La acción del tóxico desencadena efectos en el medio. Los mismos son la  respuesta de las comunidades y la reacción global de todo el ecosistema.

Los efectos pueden ser letales y matar a las especies. Pero la acción selectiva de las sustancias tóxicas, la diferente respuesta metabólica de las diferentes especie, o el diferente efecto de acuerdo a la concentración en el medio de las mismas ,hace que las repercusiones sean diferentes dentro de las mismas comunidades en el ecosistema. Por ello, es mas común observar efectos subletales y que una elevada proporción de especies continúen vivas, lo cual no significa que no han sido afectadas. Puede suceder que crezcan menos, se reduzca su capacidad reproductiva o se modifique su desarrollo. Sin embargo, ello no es inocuo para el ecosistema, al modificarse el número de individuos de las poblaciones existentes, consecuentemente se altera la cadena alimenticia. En definitiva, se reduce la productividad y la recirculación de materiales, conduciendo a un sistema inestable y finalmente no sostenible. 

ESTUDIO DE LA TOXICIDAD AMBIENTAL
En ecotoxicología, los efectos tóxicos en los sistemas bióticos de las sustancias o las mezclas de sustancias se evalúan mediante pruebas en las que los organismos son expuestos en condiciones controladas. Pueden hacerse pruebas muy diversas, desde simples pruebas de letalidad a corto plazo para una sola especie hasta combinaciones cerradas con comunidades de organismos. 

Las metodologías, a diferencia de la toxicología clásica que traslada los estudios sobre los efectos en mamíferos( ratón, rata, conejos, monos, etc.) para establecer niveles aceptables de concentración en humanos, se ocupa de establecer los efectos sobre los organismos naturales a diferentes complejidades biológicas (bacterias, algas, peces, crustáceos, plantas, etc.).

Básicamente, para los ambientes acuáticos, el organismo se incuba en condiciones estándar por un tiempo predeterminado en contacto con diversas diluciones o con diversas dosis de la sustancia tóxica, y con organismos controles a los que no se añade la sustancia tóxica. La concentración que produce la muerte de 50% de los individuos en la población de prueba es la concentración letal media o CL50. Por otra parte, para organismos superiores, cuando se inyecta, o se administra vía oral o cutánea, la DL50 es la dosis letal media o la dosis única administrada que produce una mortalidad del 50%. Tales pruebas de toxicidad letal son populares porque son fáciles de llevar a cabo, pero no representan lo que sucede en circunstancias normales, porque, como se expresaba anteriormente, en realidad en el medio ambiente biótico, la mayoría de los ecotóxicos,  posee efectos tóxicos subletales y por ende hay que tratar de usar las pruebas relacionadas. Se pueden efectuar la prueba de la concentración eficaz media CE50, que es la concentración de la sustancia tóxica que agregada en un momento y en condiciones dadas, causa una respuesta subletal especificada de 50%, por ejemplo, una reducción de 50% en la tasa de crecimiento frente a un control que no recibió la sustancia tóxica. Este concepto podría aplicarse a cualquier test donde la medición se relacione a fenómenos subletales, como un proceso fisiológico, por ejemplo una reducción de 50% en la frecuencia fotosintética o respiratoria frente a un control, o un cambio de 50% en la actividad de una enzima metabólica relacionada, etc. Una gran cantidad de tests han sido normalizados para que los resultados sean reproducibles y homologables(Ver cuadro) Una medida más apropiada para la protección ambiental es el NOEC (no observed effect concentration) o concentración sin efectos observados. Esta es la concentración más alta de la sustancia tóxica agregada que no tiene ningún efecto subletal inhibitorio cuantificable en el organismo de prueba en las condiciones determinadas y el tiempo prescrito.

Mediante estas técnicas, las relaciones entre la dosis
o concentración y la respuesta la toxicidad en una
cepa particular de determinada especie en ciertas
condiciones de laboratorio se puede determinar
con mucha exactitud. Pero, a medida que el sistema se acerca más a la realidad e incluye especies múltiples, vías adicionales de exposición
y otros agentes químicos presentes, la medición de efectos y la relación dosis/respuesta puede
dificultar considerablemente trasladar estos resultados a los ambientes naturales.

De acuerdo a los efectos, las sustancia tóxicas se clasificarse en:

Tipos Químicos de Ecotóxicos

Compuestos Orgánicos Persistentes (COP)

Clasificación especial reciben los COP’s, ya que producen los mayores daños sobre los ecosistemas. 

Abarcan compuestos de todos los grupos químicos detallados arriba. 

Las principales características de los COP’s son: 

• DIFICILMENTE DEGRADABLES:
  Resistentes a la degradación biológica o física.
  Puede requerir cientos de años su desaparición del ambiente.
• PERSISTENTES: elevada permanencia en el medio ambiente originada por la
  dificultad de degradación.
• BIOACUMULABLES: Se incorporan a los tejidos vivos y son difíciles de eliminar
  a través de los procesos de detoxificación biológicos.
• TRANSFRONTERIZOS: tienen potencial para trasportarse a larga distancia,
  pudiendo llegar a regiones en las que nunca se han producido o utilizado.

Estas propiedades los convierten en productos altamente peligrosos para el hombre y el medio ambiente. Ocasionan graves problemas de salud, incluyendo cáncer, alergias e hipersensibilidad, daño al sistema nervioso y algunos actúan como disruptores endócrinos.