Un metabolito de la cocaína en ríos afecta a la germinación de las plantas

Un estudio, liderado por científicos de la Universidad Rey Juan Carlos, ha permitido analizar por primera vez la toxicidad de concentraciones ambientales de benzoilecgonina –principal metabolito de la cocaína encontrado en aguas naturales– mediante el uso de dos novedosos modelos basados en organismos de ecosistemas fluviales. Según los científicos, bajas concentraciones de esta sustancia en el agua pueden producir efectos adversos en el desarrollo de esporas del helecho.

URJC | 28 septiembre 2015 10:29

La benzoilecgonina podría afectar a la germinación y el crecimiento de muy diversas especies de climas y ecosistemas diferentes, incluidos los cultivos regados con agua contaminada. / URJC

Existe una creciente preocupación sobre la presencia de contaminantes vertidos al medio ambiente, derivados de la actividad de los seres humanos, pero sobre todo por los efectos perjudiciales que puedan tener sobre los recursos naturales y la biodiversidad.

Las concentraciones de este metabolito de la cocaína, equivalentes a las presentes en el agua de los ríos, no causó muertes o malformaciones en los embriones de pez cebra

El desarrollo de las técnicas de análisis de los últimos años ha permitido detectar la presencia de nuevos contaminantes en el agua de los ríos, como es el caso de las drogas de abuso, por lo que se les denomina genéricamente “contaminantes emergentes”. Estas sustancias son muy activas biológicamente y se sospecha que podrían afectar a la fauna y la flora de nuestros ríos, incluso a dosis a las que no presentan toxicidad en los seres humanos.

Miembros del Grupo de Investigación en Salud Ambiental y Ecotoxicología “ToxAmb” de la Universidad Rey Juan Carlos, en colaboración con el Centro Nacional de Sanidad Ambiental (ISCIII), financiados por el Fondo de Investigaciones Sanitarias (Ministerio de Economía y Competitividad), acaban de publicar en la revista Journal of Hazardous Materials un estudio que analiza por primera vez la toxicidad de concentraciones ambientales de benzoilecgonina –principal metabolito de la cocaína encontrado en aguas naturales–

Para ello se han usado dos novedosos modelos basados en organismos de ecosistemas fluviales: el modelo embrio-larval de pez cebra (Danio rerio) y el biomodelo con esporas del helecho Polystichum setiferum.

Los científicos tomaron como referencia los niveles de benzoilecgonina detectados en un estudio de monitorización de drogas de abuso y benzodiacepinas en ríos de la Comunidad de Madrid, publicado anteriormente por el mismo grupo de investigación en la revista Chemosphere. Estas sustancias también se detectaron en la misma matriz de agua dulce en otros estudios españoles y europeos, principalmente como consecuencia del consumo de drogas por seres humanos y a la incapacidad de las depuradoras de aguas residuales convencionales para degradarlas por completo.

Según el estudio referido, las concentraciones de este metabolito de la cocaína, equivalentes a las presentes en el agua de los ríos, no causó muertes o malformaciones en los embriones de pez cebra, ni tampoco efectos negativos sobre el desarrollo del sistema circulatorio, o del sistema nervioso, valorado a través del comportamiento de las larvas.

La ausencia de toxicidad para vertebrados acuáticos, al igual que sucede con vertebrados terrestres, permite concluir que los residuos de benzoilecgonina presentes en el medio acuático representan un riesgo mínimo o aceptable para la salud humana.

Afecta a las plantas

Sin embargo, a diferencia de lo que puede ocurrir en vertebrados acuáticos, concentraciones bajas, incluso de 0,001 µg/L de benzoilecgonina, produjeron efectos adversos en el desarrollo de esporas del helecho, tales como la inhibición de su actividad respiratoria y una reducción significativa en los niveles de ADN que puede atribuirse bien a la muerte de parte de la población o bien a un retraso en su ciclo reproductivo celular.

Concentraciones bajas benzoilecgonina redujeron la inhibición de la actividad respiratoria y los niveles de ADN de las esperas de helecho

Los autores de este estudio señalan que los efectos observados en las esporas de helecho se relacionan con un fenómeno denominado alelopatía. Las sustancias alelopáticas son producidas principalmente por el metabolismo secundario de numerosas especies vegetales. Son compuestos orgánicos capaces de influir en el crecimiento, supervivencia o reproducción de otros organismos a través de mecanismos como la inhibición de la germinación de semillas de otras plantas competidoras o el envenenamiento nervioso de insectos u otros herbívoros.

La cocaína es producida por la planta de coca, Erythroxylum coca, como sustancia alelopática de defensa competitiva. Estudios de principios del siglo XX revelaron que la cocaína y sus metabolitos, incluida la benzoilecgonina, son potentes inhibidores inespecíficos de la germinación de semillas vegetales a concentraciones muy bajas, si bien estos estudios no se habían confirmado debido a la carencia de herramientas analíticas para medir dichas concentraciones.

Por tanto, los residuos de cocaína y sus metabolitos presentes en los ríos, a pesar de sus bajas concentraciones, podrían comprometer no sólo la germinación de las esporas de helecho, sino la de otras plantas de los ecosistemas fluviales.

Además de identificar un riesgo ecotoxicológico inesperado de las drogas de abuso para las plantas vasculares, se plantea, por primera vez, la problemática de los contaminantes emergentes desde la perspectiva ecofisiológica de la alelopatía.

Muchos de los contaminantes emergentes detectados en el medio ambiente, tales como otras drogas de abuso, los derivados de productos de cuidado personal o los fármacos, o bien son obtenidos a partir de metabolitos secundarios de plantas o poseen estructuras químicas análogas a sustancias alelopáticas naturales. Los estudios más recientes demuestran una amplia dispersión de estos compuestos en las aguas de los ríos analizados tanto en Europa como en otros continentes.

Así, teniendo en cuenta que se trata de un proceso inespecífico, es probable que la benzoilecgonina pueda afectar a la germinación y el crecimiento de muy diversas especies de climas y ecosistemas diferentes, incluidos los cultivos regados con agua contaminada.

Por este motivo los autores llaman la atención sobre la necesidad de mejorar los métodos estándar de descontaminación de aguas residuales urbanas, así como de profundizar en la investigación de los riesgos ecotoxicológicos potenciales de contaminantes emergentes tanto para el medio ambiente como para la productividad agrícola.

Referencia bibliográfica:

García-Cambero, J.P., García-Cortés, H., Valcárcel, Y., Catalá, M., 2015. "Environmental concentrations of the cocaine metabolite benzoylecgonine induced sublethal toxicity in the development of plants but not in a zebrafish embryo-larval model". J. Hazard. Mater. 300, 866–872. doi:10.1016/j.jhazmat.2015.08.019