Arxiu d'etiquetes: cervell

Menjar carn ens va fer humans

Actualment una part de la població mundial es pot permetre el luxe de triar la seva dieta: omnívora, vegetariana, vegana, crudívora, carnívora, paleodieta… però què menjaven els nostres avantpassats? Quina dieta s’ajusta més a la dels nostres avantpassats? Sense voler entrar en polèmica, parlarem sobre un dels fets crucials del pas de Australopitechus a Homo : la ingesta de carn.

QUÈ MENGEN ELS NOSTRES PARENTS?

Una de les raons que s’esgrimeixen per seguir una dieta vegana o vegetariana estricta és que com som micos, aquests s’alimenten de fruites i plantes, i a més, així s’aconsegueix una dieta més natural . Actualment i tradicionalment la base de l’alimentació mundial són les llavors de cereals (arròs, blat, blat de moro, etc.) i llegums (mongetes, llenties…), que moltes vegades necessiten elaboració (la farina, per exemple) i no tenen res a veure amb els seus avantpassats silvestres. Des de que es va inventar l’agricultura i ramaderia i s’han seleccionat les millors varietats per a consum humà, l’etiqueta de “natural” perd tot el seu sentit. Tot i que ara els transgènics estan en boca de tots, en realitat la modificació genètica la venim fent des de fa milers d’anys.

A la fila de dalt, avantpassats silvestres de l’enciam, pastanaga i blat de moro. A sota, les varietats domèstiques. Font

Que siguem micos i per això el natural és menjar vegetals, tampoc és del tot cert. Com els primats hem evolucionat als arbres, els homínids tenen una dieta estricta o principalment folívora -fulles- i frugívora -fruita- (goril·les , orangutans), mentre que els gibons , a més, completen la dieta amb invertebrats. Els nostres parents més propers però (bonobos, ximpanzés), són omnívors, ja que s’alimenten de vegetals, fruita, invertebrats i fins a petits mamífers i altres primats, encara que això sí, en menor quantitat que de vegetals.

Ximpanzé menjant carn. S’han descrit poblacions de ximpanzés que cacen amb llances construïdes per ells mateixos. Foto de Cristina M.Gomes, Institut Max Planck.

No és d’estranyar doncs, que els nostres ancestres directes llunyans, australopitecs com Lucy, tinguessin les fulles, fruites, arrels i tubercles com a base de la seva dieta. Algunes espècies, a més de vegetals, també s’alimentaven d’invertebrats i petits vertebrats, de manera similar als actuals ximpanzés.

HERBÍVORS I CARNÍVORS

Els fruits tenen més sucres, encara que no són molt abundants en comparació amb les fulles i tiges. Per contra, les fulles tenen menys valor nutritiu, ja que contenen moltes fibres que no podem assimilar, com la cel·lulosa. Els llegums contenen més proteïnes que els cereals, però alguns aminoàcids essencials i vitamines (com la B12) són inexistents en alguns vegetals o es troben en molt poca quantitat, o d’altres com el ferro de fàcil assimilació (ferro hemo) només es troben en aliments d’origen animal.

En resum, els vegetals són més difícils d’assimilar comparat amb la carn, de manera que mamífers herbívors presenten sistemes digestius més llargs, o amb estómacs compartimentats, masteguen durant llargs períodes de temps i alguns són remugants, mentre que els carnívors tenen sistemes digestius amb menor superfície d’absorció i necessiten poca masticació de l’aliment.

Sistemes digestius de herbívors no remugants, remugants, insectívors i carnívors. Autor desconegut

PER QUÈ ELS NOSTRES AVANTPASSATS VAN COMENÇAR A MENJAR MÉS CARN?

Fa 2,6 milions d’anys, un canvi climàtic va fer el nostre planeta més fred i sec. A l’Àfrica la sabana dominava gran part del territori, de manera que els homínids s’havien de conformar amb fulles dures, recobertes de ceres, tiges durs o amb espines, arrels… aquests recursos difícils de digerir van ser explotats pels paràntrops (Paranthropus), amb grans dents i potents musculatures a la mandíbula per poder triturar-los, encara que amb un cervell semblant al dels australopitecs. Es van extingir fa un milió d’anys.

Paranthropus boisei. Reconstrucció de John Gurche, foto de Xip Clark.

Però un altre grup d’hominins va trobar un tipus de recurs que els oferia més energia en menys quantitat, i eren més fàcils de mastegar: la carn. Homo habilis va ser el primer a menjar carn en major proporció que la resta de parents i a més, carns amb més quantitat de greix. Es tractava d’un oportunista: gairebé qualsevol cosa comestible l’aprofitava. Per contra els Paranthropus eren especialistes, de manera que si escassejava el seu aliment, el més probable era que morissin.

CERVELLS GRANS …

Mentre que Australophitecus i Paranthropus tenien una capacitat craniana de 400-500 cm3, Homo habilis va arribar a tenir fins a 700 cm3. Aquesta major grandària cerebral li permetia una major capacitat d’improvisació i versatilitat per trobar aliment.

Una de les coses que ens diferencia clarament de la resta de primats i animals és la gran mida del nostre cervell. Com haureu observat, H. habilis ja es classifica dins del gènere Homo, el nostre, per aquest gran salt de grandària cerebral, entre altres coses.

Comparació dels cranis d’Australophitecus, Paranthropus i Homo habilis. Crèdit: Peter S. Ungar et al, 2011.

Però un cervell gran també té inconvenients: el 25% d’energia del nostre cos el consumeix el cervell en repòs, H . habilis consumia el 15% i Australopithecus només el 10%. A més de quantitat, aquesta energia també ha de ser de qualitat: alguns àcids grassos per a un correcte funcionament del cervell només es troben en alguns fruits secs, però sobretot, en greix d’origen animal, més fàcil d’aconseguir si escassejaven els vegetals.

homo habilis, cosmocaixa, daynes, museu de la ciencia de barcelona
Reconstrucció d’Homo habilis d’Elisabeth Daynès, Cosmocaixa (Barcelona). Foto de Mireia Querol

… BUDELLS PETITS …

L’única manera de poder dedicar més energia al funcionament del cervell és reduir la mida d’altres òrgans que consumeixin molta energia (Aiello, L. i Wheeler, P, 1995). Cor, ronyons, fetge, són grans consumidors d’energia però vitals, de manera que la solució és reduir el tub digestiu i això només va ser possible amb el pas d’una dieta gairebé exclusivament vegetariana dels Australophitecus a una altra de més fàcil assimilació amb més contingut de proteïnes i greix animal d’H. habilis .

Comparació entre els òrgans consumidors d’energia entre humans i altres primats. Imatge de J. Rodríguez

… I EINES

Un cervell gran va donar a més un altre avantatge a H. habilis. Malgrat el seu físic (mida petita, sense urpes ni grans ullals) va poder explotar gran varietat de carn (primer com carronyers i després cada vegada més com a caçadors) per l’ús d’eines. Probablement els australopitecs van utilitzar algun tipus d’eina senzilla, majoritàriament de fusta, però les primeres proves segures que disposem de fabricació d’eines de pedra (lítiques) pertanyen a H. habilis. Això fins i tot els va permetre aprofitar el moll interior de l’os de grans preses abatudes per carnívors quan tota la carn ja havia estat consumida per altres animals. Actualment només les hienes i trencalosos poden accedir sense eines a aquest recurs. En no necessitar unes dents i mandíbules tan grans, el crani pot allotjar un cervell més gran.

habilis, carronyer, carroñero, habilis, herramientas ,eines
Grup d’H. habilis aprofitant la carronya d’un rinoceront. Font: DK FindOut

CONCLUSIÓ

En resum, l’augment del cervell de Homo va ser possible gràcies al canvi de dieta, que va permetre un tub digestiu més curt i un aparell mastegador més petit. Al seu torn, per obtenir aquests aliments més energètics es necessita més intel·ligència, que va donar com a resultat comportaments més complexos com l’ús d’eines treballades (tecnologia lítica Olduvaiana, Mode 1).

El nostre aparell digestiu és el resultat de milions d’anys d’evolució com omnívors oportunistes. Algunes dietes actuals estrictes (ja siguin vegetarianes o gairebé carnívores) entren en contradicció amb aquesta herència biològica i l’abús i accés a tota mena d’aliments ens porten tot tipus d’al·lèrgies i problemes alimentaris. El secret segueix sent una dieta equilibrada i variada.

REFERÈNCIES

Anuncis

Koko, la goril·la que parla amb les mans

L’origen del llenguatge és una de les incògnites que més debat crea entre els antropòlegs. ¿Som els únics animals amb un llenguatge amb gramàtica? Parlaven nostres avantpassats? Els animals només es comuniquen per imitació de sons simples? En aquest article intentarem donar resposta a aquestes qüestions i coneixerem Koko, la goril·la que va aprendre el llenguatge de signes.

PODEN PARLAR ELS ANIMALS?

Clarament la majoria d’éssers vius es comuniquen d’alguna manera, ja sigui mitjançant senyals visuals, olfactives o químiques, acústiques… El cas més clar i proper el tenim en alguns animals: lladrucs, miols… però també les plantes es comuniquen.

Segurament hauràs sentit alguna vegada algun lloro o periquito dir paraules, fins i tot els corbs són fantàstics imitadors. Però no deixa de ser això, imitació de poques paraules. Són incapaços de construir frases o utilitzar les paraules que coneixen per expressar nous conceptes. O mantenir una conversa. En algunes ocasions els científics han educat a cries de simis com humans, en un intent que aprenguessin a parlar. Mai ho van aconseguir.

QUÈ CAL PER PARLAR?

Atesa la profunditat del tema, podem resumir que per parlar és indispensable tenir les capacitats cognitives necessàries i un aparell fonador amb un físic que permeti controlar l’entrada i sortida de l’aire de manera determinada. Ja que alguns animals com cetacis, aus o simis superiors posseeixen elevades capacitats cognitives, per què no es posen a parlar de la mateixa manera que nosaltres? Tot i així, comencem a comprendre la seva manera de comunicar-se, pel que és possible que alguns tinguin algun tipus de gramàtica, és a dir, un llenguatge, com els dofins o alguns ocells. O potser hauríem de matisar què és el llenguatge. En l’article que ens ocupa ens centrarem en el cas dels primats, especialment goril·les i ximpanzés.

APARELL FONADOR

La laringe alberga les cordes vocals. Observa la diferència entre un humà i un ximpanzé:

Aparell fonador d'un ximpanzé i un humà. Autor desconegut. foto presa de UOC.
Aparell fonador d’un ximpanzé i un humà. Autor desconegut. Foto presa de UOC.

Els humans, a més de tenir les cordes vocals més baixes, tenim la cavitat bucal i nasal més curta. A grans trets, per poder produir vocals de manera clara, nucli de la comunicació oral, la laringe ha d’estar en una posició baixa. És per això que els ximpanzés, degut a les seves limitacions físiques per a la parla, no poden fer-ho.

Mòdul amb les diferents posicions de l’aparell fonador necessàries per emetre vocals. Foto de Mireia Querol, Cosmocaixa, Barcelona.

Per investigar si els nostres avantpassats podien parlar, els estudis se centren principalment en la morfologia de l’os hioide, la posició de la faringe, la base del crani i les impressions del cervell a l’interior del crani. Les últimes investigacions amb el Crani 5 (neandertal) de la Sima de los Huesos, juntament amb altres estudis d’altres fòssils, semblen indicar que fa 500.000 anys ja existia un aparell fonador com el nostre. Parlaven els neandertals si en principi tenien el físic necessari?

CAPACITAT CEREBRAL

Els humans som els mamífers amb el cervell més gran en relació al nostre cos. Es compara la intel·ligència d’un ximpanzé amb la d’un nen o nena de 4 anys. Si no poden parlar per limitacions físiques, podrien fer-ho d’una altra manera?

Cerebro humano señalando las áreas de Broca y Wernicke, responsables del lenguaje. Foto de dominio público tomada de NIH
Cervell humà amb les àrees de Broca i Wernicke, responsables del llenguatge. Foto de domini públic presa de NIH

Segons un estudi publicat a Nature, el gen FOXP2 sembla ser el responsable de la nostra capacitat de control precís del moviment que permet la parla. Persones amb alguna còpia inactiva d’aquest gen, tenen greus problemes de parla i llenguatge. El gen FOXP2 només és diferent en dos aminoàcids entre ximpanzés i humans, i pel que sembla seria el responsable que ni ells, ni la resta de vertebrats puguin parlar. Aquesta diferència, aquesta mutació, es creu que va aparèixer fa 500.000 anys. Pääbo Svante i el seu equip van descobrir que aquest gen ja era igual que el nostre en els neandertals. Si això és cert, unit al que s’ha vist en l’apartat anterior, podem gairebé assegurar que els neandertals podien parlar.

ENSENYANT A PARLAR A ALTRES SIMIS

Ja que no poden parlar, s’ha ensenyat a altres simis a comunicar-se amb humans mitjançant lexigrames (dibuixos que respresenten paraules) i llengua de signes. Washoe va ser la primera simi no humana en comunicar-se en la llengua de signes americana (ASL). Era un ximpanzé, va aprendre unes 350 paraules i va ensenyar algunes al seu fill Loulis. Altres ximpanzés han estat capaços d’això, però el més fascinant és el descobriment d’aquest comportament de comunicació per signes en ximpanzés salvatges (òbviament, signes propis dels ximpanzés, no de l’ASL). El bonobo Kanzhi es comunicava amb lexigrames, i Koko s’ha convertit en una goril·la mediàtica gràcies al seu domini de l’ASL.

LA GORIL·LA KOKO

Koko (diminutiu de Hanabiko, en japonès, “focs artificials”) és un goril·la occidental de les terres baixes. Els goril·les són els simis i homínids actuals més grans que existeixen, amb fins a 180 kg de pes en els mascles.

Koko en 2010. Foto de Ron Cohn, Koko.org.
Koko el 2010. Foto de Ron Cohn, Koko.org.

Després dels ximpanzés i bonobos, són els que més s’assemblen genèticament als humans (compartim més del 98% de l’ADN ). Hi ha dues espècies de goril·les:

  • Goril·la occidental (Gorilla gorilla): inclou dues subespècies, el goril·la occidental de les terres baixes (Gorilla gorilla gorilla) i el Goril·la del riu Cross (Gorilla gorilla diehli). Està críticament amenaçada segons la IUCN .
  • Goril·la oriental (Gorilla beringei): inclou el goril·la de muntanya (Gorilla beringei beringei) i el goril·la oriental de les terres baixes (Gorilla beringei graueri ). Està amenaçada segons la IUCN.
Distribución gorila, bonobo, chimpance, orangutan, distribution, gorilla, chimpanzee,
Distribució dels grans simis. Mapa pres de Great Apes Survival Partnership

APRENENTATGE DE KOKO

Koko va néixer el 1971 al Zoo de San Francisco i actualment viu a la Gorilla Foundation de Redwood City, Califòrnia. A partir dels 6 mesos d’edat la doctora Francine (Penny) Patterson (llavors estudiant de doctorat) i el Dr. Ron Cohn li van ensenyar la llengua americana de signes (ASL). Altres goril·les que van ser units al projecte van ser Michael (el 1976) i Ndume (1991).

Penny enseñando a Koko (derecha) y Michael la ASL. Foto tomada de Koko.org
Penny ensenyant a Koko (dreta) i Michael la ASL. Foto presa de Koko.org

Des de llavors, Koko ha après a signar 1.000 signes de l’ASL i entén aproximadament unes 2.000 paraules en anglès. És fins i tot capaç de combinar diferents signes per explicar conceptes si no coneix la paraula. Michael i Ndume també van aconseguir comunicar-se mitjançant signes: Ndume va aprendre alguns de  Koko, el que podria demostrar que el cas de Koko no és únic sinó que la comunicació gestual és intrínseca en els goril·les.

En aquest vídeo Penny pregunta a Koko que li agradaria fer amb el seu temps lliure. Ella respon que li agradaria tenir un fill i li agraeix quan Penny li diu que ho estan intentant:

ALTRES CAPACITATS DE KOKO

Koko, en viure en un ambient humanitzat, realitza actes per imitació, segons els seus investigadors, sense que hagi estat forçada a això. Mirar llibres, pel·lícules, pintar, mirar-se al mirall, fer-se càrrec de mascotes… fins i tot tocar la flauta. Això últim és especialment important ja que és capaç de posar els llavis en la posició adequada i controlar la respiració. També pot tossir a voluntat, el que requereix un control sobre la laringe. Contràriament al que es pensava, el control sobre les vies respiratòries i per tant, sobre les futures capacitats de parlar en els nostres ancestres, potser es van donar milions d’anys abans del que es creia.

Vídeo de Koko tocant flautes i una harmònica (Koko.org):

Un altre tema digne d’estudi és la capacitat artística de Koko i Michael. Si altres simis creen eines i tenen un llenguatge, serà l’art el que ens diferencia d’ells i els nostres ancestres? Atès que Koko pot comunicar-se amb un llenguatge comú al nostre i posa nom a les seves creacions, és això certa capacitat simbòlica? La línia entre la resta de simis i H. sapiens , i per tant també entre H. sapiens i altres Homo, és cada vegada més prima.

Koko pintando un cuadro. Foto de Koko.org
Koko pintant un quadre. Foto de Koko.org

FITES DEL PROJECTE KOKO

Per finalitzar, us deixem amb les fites més importants després de 40 anys d’estudi amb Koko:

    • Els goril·les poden aprendre l’ASL (1.000 signes), ho fan més ràpidament durant la infància i saben modular aquests signes per donar-los diferent èmfasi.
    • Entenen l’anglès parlat (2.000 paraules).
    • Koko no és un cas únic, com Michael i Ndume testifiquen.
    • Inventiva: poden ampliar els signes apresos combinant d’altres (per exemple: braçalet i dit per expressar anell), o afegint gestos propis.
    • Emocions: expressen una gran varietat d’emocions, des de la més simples a les més complexes. És coneguda la reacció de Koko després de la mort de un dels seus gats, la d’en Robin Williams, o una escena trista en una pel·lícula.
    • Hipòtesi de l’empatia: els goril·les potser tinguin empatia, atenent a com tracta Koko altres animals indefensos o persones.
    • Ús d’un llenguatge gramatical
    • Altres maneres de comunicar-se: incloent creació de dibuixos, fotografies, assenyalant paraules, cartes amb frases …
    • Autoidentitat: Koko es defineix davant d’un mirall com a “bon animal / persona goril·la”. Observa el vídeo:

REFERÈNCIES

mireia querol rovira

Qui són els homínids?

L’article d’avui està dedicat als primats. Coneixerem algunes de les seves principals característiques, com es classifiquen les espècies actuals i descobrirem qui són els homínids i els hominins.

CARACTERÍSTIQUES GENERALS DELS PRIMATS

Els primats són un ordre de mamífers placentaris que va aparèixer fa quasi 65 milions d’anys a la selva plujosa tropical. Actualment existeixen més de 400 espècies vives, la majoria de vida arborícola. Atès que no hi ha una tret únic que els defineixi, són difícils de classificar, així doncs s’ha de considerar tot un conjunt de característiques, de les qual destaquen:

  • Sistema visual complex: amb els ulls situats de manera frontal, la seva visió és estereoscòpica, cosa que els permet percebre la distància i profunditat amb gran precisió. La majoria d’espècies veuen en color.
  • Alta mobilitat de l’espatlla: facilita el moviment del braç en totes direccions.
  • Mans i peus: tenen cinc dits i el polze oposable (almenys a les mans) cosa que els permet agafar i manipular objectes amb precisió. Encara que alguns tenen urpes, la majoria tenen ungles planes i tots (excepte alguns orangutans) tenen una ungla plana al dit gros del peu.
  • Tors i cua: diversos primats reposen i es desplacen amb el tors erecte. Excepte els simis, posseeixen una cua en alguns casos prènsil, que utilitzen com una cinquena extremitat.
  • Mida del cervell: a més d’algunes espècies de balenes dentades, els primats superiors tenen, en relació al cos, el cervell més gran de tots els mamífers.
  • Organització social: només orangutans, alguns lèmurs i gàlags són solitaris, la resta de primats s’organitzen en grups socials complexos.

    Goril·la menjant (Gorilla sp.) on s'aprecien algunes de les característiques descrites. (Foto: pixabay.com)
    Goril·la menjant (Gorilla sp.) on s’aprecien algunes de les característiques descrites. Foto: pixabay.com

CLASSIFICACIÓ

Fins fa poc les relacions entre diferents grups de primats no han estat clares, així que habitualment alguns termes duen a confusió o s’utilitzen de manera indistinta de manera popular (micos, simis…). La cladística moderna classifica els primats en dos subordres, els Haplorins (“primats de nas sec”) i els Estrepsirins (“primats de nas moll”). Una possible classificació seria la següent:

Tradicionalment els primats es classifiquen en tres grups: prosimis, mones o micos i simis.

PROSIMIS

Els prosimis són el grup més antic de primats. Es distribueixen pel sud-est asiàtic i illes marginals d’Àfrica. Comprenen els lèmurs, loris, gàlags, indris, l’ai-ai i els tarsers. Tenen en comú les següents característiques:

  • Urpes enlloc d’ungles (tenen almenys una ungla).
  • Musells llargs amb nas humit. Són els primats amb major sentit de l’olfacte.
  • Major orientació lateral dels ulls que la resta de primats. Aquests són grans i tenen bona visió nocturna.
  • Pavellons auditius mòbils.
  • Menor proporció cerebral dels primats.
    Ai-ai (Daubentonia madagascariensis). (Foto: Frans Lanting)
    Ai-ai (Daubentonia madagascariensis). Foto: Frans Lanting

    Tarser de Filipines (Foto: Kok Leng Yeo)
    Tarser de Filipines (Carlito syrichta). Foto: Kok Leng Yeo

 MONES DEL NOU I VELL MÓN

Les mones del Nou Món es distribueixen per Amèrica Central i del Sud. Tenen la cua llarga, freqüentment prènsil. El musell és pla i les narius laterals. Són totalment arborícoles. Els representants més coneguts són els titís, la mona aranya, els caputxins, i els sakís.

Sakí cariblanco macho (Pithecia pithecia). (Foto: Charles Miller).
Sakí de cara blanca mascle (Pithecia pithecia). Foto: Charles Miller

Les mones del Vell Món es distribueixen per Àfrica i Àsia. Solen tenir una mida superior a les del Nou Món. Les narius estan orientades cap avall o cap endavant i comprenen una gran diversitat d’espècies, com els macacs, papions, mandrils, mangabeis, drils, còlobs, nassuts, langurs…

Langur dorado (Trachypithecus geei). (Foto: Wikimedia).
Langur daurat (Trachypithecus geei). Foto: Wikimedia

SIMIS

Els simis es divideixen en dues famílies: els hilobàtids (gibons i siamangs) i els homínids (orangutans, goril·les, ximpanzés i humans). Es distribueixen per Àfrica occidental i central i pel sud i sud-est asiàtic, amb excepció dels humans, que ens distribuïm per tot el planeta i hàbitats.  Els simis tenim la cara plana, amb les narius cap avall i una anatomia que facilita la postura erecta i la manipulació precisa de materials, que inclou l’ús i creació d’eines en algunes espècies.

Ximpanzè (Pan paniscus). Pierre Fidenci
Bonobo (Pan paniscus). Foto: Pierre Fidenci

En conclusió, els homínids som els éssers humans (Homo sapiens) conjuntament amb orangutans (dues especies: Pongo pymaeus i Pongo abelii), ximpanzès (Pan troglodytes), bonobos (Pan paniscus) i goril·les (dues especies: Gorilla gorilla i Gorilla beringei), ja que tots pertanyem a la família Hominidae. El terme homínid també es refereix a totes les espècies fòssils d’aquest família, i per tant, als nostres avantpassats, que tractarem en futurs articles sobre evolució humana. Malgrat això, actualment per referir-nos exclusivament a les espècies de la nostra branca evolutiva (inclòs H. sapiens) s’utilitza el terme hominins, que fa referència a una tribu (Hominini) de la família Hominidae.

REFERÈNCIES

Si t’ha agradat aquest article, si us plau comparteix-lo a les xarxes socials per a fer-ne difusió,  doncs l’objectiu del blog, al cap i a la fi, és divulgar la ciència i que arribi al màxim de gent possible.

 Aquesta publicació està sota una llicencia Creative Commons:
Llicència Creative Commons

Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Mercuri en dofins llistats (Stenella coeruleoalba) del Mediterrani (II): efectes i detoxificació

Aquí teniu la segona part i última en que tracto el tema del mercuri en els dofins llistats del Mediterrani. Si en la primera part varem parlar sobre l’origen i els nivells del mercuri, en aquesta ocasió està centrat en els efectes i la seva detoxificació. Espero que sigui del vostre interès!

 

ORIGEN I NIVELLS DE MERCURI EN DOFINS LLISTATS DEL MEDITERRANI (RESUM)

El mercuri del Mediterrani té un origen principalment natural, degut als depòsits naturals de cinabri (HgS) que hi ha al llarg de la conca del Mediterrani, especialment a Itàlia. És per aquest motiu que els dofins del Mediterrani tenen uns dels nivells més elevats al món, tenint la màxima concentració al fetge, seguit del del pulmó, el ronyó i els músculs.

DSCN1453

 

EFECTES DEL MERCURI EN ELS DOFINS

El mercuri presenta múltiples formes intercanviables a la biosfera, però la bioacumulació al llarg de la xarxa tròfica es produeix gràcies al metilmercuri (MeHg), una forma orgànica amb una alta afinitat pels lípids. Les formes inorgàniques són menys tòxiques que les orgàniques. Així doncs, la concentració de metilmercuri, més que la concentració total de mercuri, és el millor indicador dels possibles efectes tòxics. De tota manera, el metilmercuri representa menys del 10% del mercuri total del fetge en adults (Cardellicchio et al. 2000, Krishna et al. 2003), tot i que en els animals que s’alleten representa aproximadament un 50% (Cardellicchio et al. 2002b) i en joves és entre el 13-35% (Cardellicchio et al. 2002b).

Tot i que no es pot relacionar directament la mort dels dofins trobats a les costes del Mediterrani amb el mercuri, és raonable pensar que aquest, en sinèrgia amb altres contaminants, podria causar trastorns en la fisiologia dels animals (Cardellicchio et al. 2002a). A grans trets, el mercuri causa desordres seriosos en teixits com el fetge, el ronyó i el cervell (Augier et al. 1993)

Els danys primaris causats pel mercuri es produeixen al sistema nerviós central, incloent dèficits motors i sensitius i deficiència comportamental.

S’ha observat que el límit de tolerància de mercuri al fetge de mamífers és de 100 – 400 μg/g en pes humit (Frodello et al. 2000, Cardellicchio et al 2000, Cardellicchio et al. 2002b). En dofins mulars (Tursiops truncatus) de l’Atlàntic s’han associat anormalitats del fetge amb l’acumulació crònica de mercuri (Krishna et al. 2003). En concret, s’ha observat l’acumulació de lipofucsina (pigment marró) en les àrees portals del fetge, derivat del dany en cèl·lules causat per la inhibició que causa el metall dels enzims digestius lisosòmics, el que hauria reduït la degradació de proteïnes i, així, causant l’acumulació del pigment i la mort de les cèl·lules. Si això fos cert també pels dofins llistats, les poblacions mediterrànies d’aquesta espècie estan en greu risc.

També s’observen anorèxia, letargia, trastorns reproductors i alteracions i mort de fetus. A la vegada, el mercuri produeix una disminució de les defenses, facilitant l’aparició de malalties infeccioses i pneumònia.

 

DETOXIFICACIÓ DEL MERCURI

Malgrat els elevats valors trobats en dofí llistat, els animals no presenten signes evidents d’intoxicació per mercuri. Com que els dofins tenen molt poca capacitat per eliminar el mercuri, han desenvolupat diversos mecanismes de detoxificació d’aquest metall, de manera que es generen formes menys tòxiques que les originals (André et al. 1990, Leonzio et al. 1992, Augier et al. 1993, Monaci et al. 1998, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003, Roditi-Elasar et al. 2003, Pompe-Gotal et al. 2009).

La detoxificació de mercuri la realitza principalment el fetge (detoxificació i emmagatzematge) i el ronyó (eliminació), tot i que el pulmó podria tenir algun paper també en la detoxificació (Augier et al. 1993).

La vida mitjana d’eliminació del metilmercuri en dofins llistats és de 1000 dies (Itano i Kawai 1981). S’han identificat dos mecanismes de detoxificació de metilmercuri principals: l’associació a seleni i a metal·lotioneïnes (Augier et al. 1993).

 

Associació a seleni

S’ha identificat l’efecte antagònic que tenen el mercuri i el seleni al llarg de tot el regne animal, incloent els dofins (Leonzio et al. 1992, Monaci et al. 1998, Frodello et al. 2000, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003, Roditi-Elasar et al. 2003, Pompe-Gotal et al. 2009).

S’han observat grànuls esfèrics i poligonals de seleniür de mercuri (HgSe) (també anomenat tiemannita) a nivell intracel·lular, situats sobretot als macròfags del fetge, les cèl·lules de Kupfer i els túbuls proximals del ronyó, però també al sistema respiratori, als pulmons i als nodes limfàtics hilars en dofins llistats (Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003). El mercuri ingerit amb l’aliment, es transporta fins al fetge a través de les venes portals, on es converteix en seleniür de mercuri i s’hi acumula (Krishna et al. 2003), el que explica els elevats nivells de mercuri total del fetge dels dofins llistats del Mediterrani.

Palmisano et al. (1995) han proposat dues fases en el mecanisme de desmetilació i acumulació: a nivells baixos de mercuri el metall es reté sobretot en la forma metilada, mentre que a nivells alts (probablement per sobre del llindar de 100 μg/g en pes fresc de mercuri total) té lloc la desmetilació. De fet, la relació molar Hg:Se al fetge de dofins llistats és aproximadament 1 un cop superat aquest nivell llindar (Krishna et al. 2003), mentre que pren valors inferiors a 1 en la resta de teixits com el múscul (Leonzio et al. 1992).

Sembla ser que l’acció protectora del seleni contra el mercuri disminueix en la part final de la vida dels dofins (Leonzio et al. 1992).

 

Associació a metal·lotioneïnes

La detoxificació del mercuri en dofins també es realitza per la complexació a metal·lotioneïnes (MT), proteïnes riques en cisteïna capaces d’unir-se a metalls pesants a través dels grups tiol dels seus residus de cisteïna (André et al. 1990, Caurant et al. 1996; Cardellicchio et al. 2002b). Tot i que no és el mecanisme principal de detoxificació, s’observa un màxim d’un 10% del mercuri intracel·lular dels hepatòcits associat a aquestes proteïnes en rates (Gerson i Shaikh 1982).

 

CONCLUSIONS

  • La concentració de mercuri varia substancialment segons el teixit i òrgan que es té en consideració, però segueix el següent patró general: fetge >> pulmó > ronyó > múscul. A la pell, meló, blubber i cervell, pren valors insignificants.
  • Els nivells del Mediterrani són més alts que a l’Atlàntic i Pacífic i pren els valors màxims a la costa francesa, al mar de Liguria i al mar Tirrè.
  • La concentració de mercuri està correlacionada amb l’edat i la longitud, però no amb el sexe.
  • Malgrat els nivells de mercuri dels dofins llistats del Mediterrani són molt elevats, no presenten efectes tòxics gràcies a la detoxificació del metall amb seleni i metal·lotioneïnes.

 

REFERÈNCIES

  • Andre J, Boudou A, Ribeyre F i Bernhard M (1990). Comparative study of mercury accumulation in dolphins (Stenella coeruleoalba) from French Atlantic and Mediterranean coasts. The Science of the Total Environment 104:191-209
  • Augier H, Park WK i Ronneau C (1993). Mercury Contamination of the Striped Dolphin Stenella coeruleoalba Meyen from the French Mediterranean Coast. Marine Pollution Bulletin 26:306-311
  • Cardellicchio N, Decataldo A, Di Leo A i Giandomenico S (2002a). Trace elements in organs and tissues of striped dolphins (Stenella coeruleoalba) from the Mediterranean sea (Southern Italy). Chemosphere 49:85-90
  • Cardellicchio N, Decataldo A, Di Leo A i Misino A (2002b). Accumulation and tissue distribution of mercury and selenium in striped dolphins (Stenella coeruleoalba) from the Mediterranean Sea (southern Italy). Environmental Pollution 116:265-271
  • Cardellicchio N, Giandomenico S, Ragone P i Di Leo A (2000).Tissue distribution of metals in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the Apulian coast, Southern Italy. Marine Environmental Research 49:55-66
  • Frodello JP, Roméo M i Viale D (2000). Distribution of mercury in the organs and tissues of five toothed whale species of the Mediterranean. Environmental Pollution 108:447-452
  • Gerson JR i Shaikh ZA (1982). Uptake and binding of cadmium and mercury to metallothionein in rat hepatocyto primary cultures. Biochemistry Journal 208:465-472
  • Itano K i Kawai S (1981). Changes of mercury contents and biological half-life of mercury in the striped dolphin. In: Fujiyama H (Ed.) Studies on the Levels of Oganochlorine Compounds and Heavy Metals in Marine Organisms. University of Ryukyus, 49-73
  • Krishna D, Virginie D, Stéphane P i Jean-Marie B (2003). Heavy metals in marine mammals. In: Vos JV, Bossart GD, Fournier M i O’Shea T (Eds.) Toxicology of Marine Mammals. Taylor and Francis Publishers, Washington DC, 135-167
  • Leonzio C, Focardi S i Fossi C (1992). Heavy metals and selenium in stranded dolphins of the Northern Tyrrhenian (NW Mediterranean). The Science of the Total Environment 119:77-84
  • Monaci F, Borrl A, Leonzio C, Marsili L i Calzada N (1998). Trace elements in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the western Mediterranean. Envirnmental Pollution 99:61-68
  • Palmisano F, Cardellicchio N i Zambonin PG (1995). Speciation of mercury in dolphin liver: a two-stage mechanism for the demethylation accumulation process and role of selenium. Marine Environment Research 40(2):109-121
  • Pompe-Gotal J, Srebocan E, Gomercic H i Prevendar Crnic A (2009). Mercury concentrations in the tissues of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) and striped dolphins (Stenella coeruleoalba) stranded on the Croatian Adriatic coas. Veterinarni Medicina, 54(12):598-604
  • Roditi-Elasar M, Kerem D, Hornung H, Kress N, Shoham-Frider E, Goffman O i Spanier E (2003). Heavy metal levels in bottlenose and striped dolphins off the Mediterranean coast of Israel. Marine Pollution Bulletin 46: 504-512

 

Licencia Creative Commons
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Mercuri en dofins llistats (Stenella coeruleoalba) del Mediterrani (I): origen i nivells

Després de setmanes sense poder escriure una entrada elaborada sobre un tema de cetacis, us deixo aquí una entrada força extensa sobre el mercuri en els dofins llistats que viuen al Mediterrani. En concret, tracta sobre l’origen i els nivells de mercuri en aquesta espècie. En una segona entrada es parlarà sobre l’efecte tòxic i la detoxificació d’aquest metall en els dofins llistats.  Espero que sigui del vostre interès.

 

INTRODUCCIÓ

El dofí llistat o ratllat (Stenella coeruleoalba) és un delfínid pelàgic petit comú en aigües temperades i tropicals d’arreu del món. La longitud mitjana dels individus del Pacífic oest és de 2,4 m en mascles i de 2,2 m en femelles (Archer i Perrin, 1999), tot i que els espècimens del Mediterrani mesuren un 10% menys que aquests (Andre et al. 1991). La seva dieta es composa principalment de peixos i calamars pelàgics i bentopelàgics (Archer 2009).

149919_10204194897822686_5338956519483056090_n

El seu rang de distribució és ampli (Archer 2009): es troba al Pacífic Nord i Tropical; a l’Atlàntic, del nord d’Amèrica del Sud fins a Amèrica del Nord i a l’Atlàntic Nord est en aigües del Regne Unit; a l’Índic; i al Mar Mediterrani, on és l’espècie més abundant. La figura següent mostra el seu rang de distribució al Mediterrani.

dist

El seu estat de conservació a nivell global és de preocupació menor, però al Mediterrani és vulnerable degut a la interacció accidental o no amb la pesca (de palangre principalment, Aguilar 2000), la contaminació i al canvi climàtic (Otero i Conigliaro 2012).

 

ORIGEN DEL MERCURI DEL MEDITERRANI

La font principal de les elevades concentracions de mercuri observades als organismes del Mediterrani són dipòsits naturals de mercuri d’origen volcànic en moltes regions de la seva conca, en forma de cinabri (HgS) (André et al. 1991, Augier et al. 1993, Cardellicchio et al. 2000, Cardellichio et al. 2002b). A més, l’ús del mercuri en activitats industrials podria contribuir a augmentar els nivells de mercuri al mar (Cardellicchio et al. 2002b), tot i que el seu efecte en dofins llistats no sembla que pugui ser important pel fet de ser una espècie pelàgica i rarament els trobem prop de la costa (a 10 km de la font, el mercuri torna a nivells de fons, Andre et al. 1991).

 

NIVELLS DE MERCURI EN DOFINS LLISTATS DEL MEDITERRANI

Distribució en els diferents teixits

La Taula 1 següent mostra la concentració mitjana, la desviació i/o el rang de mercuri total (μg/g pes sec) al fetge, ronyó i múscul de dofins llistats de vàries localitats del Mediterrani. S’han seleccionat aquests tres òrgans per fer la comparativa perquè són els que més s’estudien en la bibliografia. De tota manera, s’ha de tenir en compte que la comparació de resultats de diferents estudis s’ha de fer en compte ja que hi ha múltiples fonts de variació com la condició, l’edat i el sexe els individus, però també amb els mètodes de presa de mostres i de mesura. Malgrat en aquesta taula només hi consten 3 òrgans, l’anàlisi següent s’ha centrat en tots els òrgans que han estudiat els diferents autors mencionats.

  Fetge Ronyó Múscul
  Mitjana SD (rang) Mitjana SD (rang) Mitjana SD (rang)
França(Andre et al. 1991) 1472 131(4,4-392) 104 153(6,3-806) 63 131(4,5-365)
França(Augier et al. 1993) 481 587(68-2271) 62 88(14-341 37 40(7,4-155)
Costa d’Apulia (Itàlia)(Cardellicchio et al. 2002b) 851 128(703-975) 46 9,7(34-59) 49 11(37-65)
Còrcega(Frodello et al. 2000) 460 58 49 4 21 2
Tirrè Nord(Leonzio et al. 1992) 324 (13-4400) 65 (5,8-204) 37 (6,5-168)
Itàlia Oest(Monaci et al. 1998) 593 1120 44 72 53 65
Espanya(Monaci et al. 1998) 1043 835 63 100 28 73
Israel(Roditi-Elasar et al. 2003) 603 900(6,3-2475) 45 50(8,6-122) 40 32(2,0-95)

Taula 1. Concentració de mercuri total (en μg/g pes sec) al fetge, ronyó i múscul de dofins llistats (Stenella coeruleoalba) de vàries localitats del Mediterrani

Tal com es desprèn de la Taula 1, els nivells de mercuri en dofins llistats del Mediterrani són molt elevats, trobant-se la màxima concentració de mercuri al fetge (Andre et al. 1991, Augier et al. 1993, Cardellicchio et al. 2002b, Frodello et al. 2000, Leonzio et al. 1992, Monaci et al. 1998, Pompe-Gotal et al. 2009, Roditi-Elasar et al. 2003). En altres mamífers marins, el fetge també és l’òrgan més contaminat (André et al. 1991, Augier et al. 1993). El segon i tercer òrgans amb una concentració més elevada són el ronyó i el múscul respectivament. En els casos en que s’ha estudiat la concentració de mercuri total al pulmó (Augier et al. 1992, Cardellicchio et al. 2002b, Frodello et al. 2000), aquest s’ha situat com a segon òrgan amb la concentració més alta. D’aquesta manera, es pot deduir el següent ordre en quant a la concentració de mercuri total en dofí llistat pels quatre òrgans: fetge >> pulmó > ronyó > múscul. S’han trobat nivells insignificatius de mercuri a la pell, al meló, al blubber i al cervell (Andre et al. 1991, Augier et al. 1993, Leonzio et al. 1992, Cardellicchio et al. 2002b, Frodello et al. 2000).

Aquest patró en les concentracions de mercuri es pot explicar per les vies d’entrada i eliminació del metall en dofins. L’elevada concentració al fetge dels dofins llistats del Mediterrani es deu a que, un cop ingerit el mercuri a través de l’aliment (que és la via d’entrada principal a l’organisme, Augier et al. 1993) o per la ingesta d’aigua (Augier et al. 1993, Frodello et al. 2000), es transporta fins al fetge i allà es detoxifica i s’hi acumula (Frodello et al. 2000, Krishna et al. 2003). L’elevada concentració als pulmons es pot explicar per la seva inhalació de l’atmosfera (Cardellicchio et al. 2002b). El ronyó, que emmagatzema una fracció important del metall, està involucrat en la seva eliminació, el que explica trobar valors intermedis. Finalment, la concentració al múscul s’explica pel fet de ser un teixit on s’hi emmagatzema, però al representar un volum tant gran, la seva presència queda diluïda, el que explica que sigui, entre els òrgans amb una concentració alta, el que té els nivells més baixos (André et al. 1991, Frodello et al. 2000).

 

Efecte de la localització geogràfica

Els dofins llistats del mediterrani presenten nivells de mercuri més elevats que els de l’Atlàntic i Pacífic (André et al. 1991, Leonzio et al. 1992, Augier et al. 1993, Monaci et al. 1998, Frodello et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003, Roditi-Elasar et al. 2003, Pompe-Gotal et al. 2009). Tot i que les concentracions de mercuri trobades en dofí llistat al llarg del Mediterrani prenen valors similars, els nivells de mercuri més elevats es produeixen a la costa francesa, al mar de Liguria i al mar Tirrè, seguit per la costa adriàtica de Croàcia (Andre et al. 1991, Augier et al. 1993, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Pompe-Gotal et al. 2009). L’explicació més plausible és la proximitat als dipòsits de cinabri d’Itàlia central (Monaci et al. 1998, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b).

 

Efecte de l’edat i el sexe

El mercuri tendeix a acumular-se amb l’edat en organismes marins (André et al. 1991, Monaci et al. 1998, Roditi-Elasar et al. 2003), de manera que la seva taxa de creixement influencia el patró d’acumulació en les espècies, el que significa que també augmenta amb la longitud. El patró d’increment amb la longitud es pot explicar molt bé al múscul (Buffoni et al. 1982, Bernhard 1985): en els joves, com que creixen molt ràpid (d’1 m a 1,5 m en 6 mesos) la concentració augmenta poc per un efecte dilució; quan el creixement decreix, la concentració augmenta i quan s’atura als 2 m (12 anys) s’acumula en un volum constant i augmenta molt més ràpidament.

Per altra banda, no s’observa una influència significativa del sexe en la concentració de mercuri total als diferents òrgans (Monaci et al. 1998, Cardellicchio et al. 2002b).

 

REFERÈNCIES

  • Aguilar A (2000). Population biology, conservation threats and status of Mediterranean striped dolphins (Stenella coeruleoalba). J. Cetacean Res. Manage. 2:17-26
  • Andre J, Boudou A, Ribeyre F i Bernhard M (1991). Comparative study of mercury accumulation in dolphins (Stenella coeruleoalba) from French Atlantic and Mediterranean coasts. The Science of the Total Environment 104:191-209
  • Archer FI i Perrin WF (1999). Stenella coeruleoalba. Mammal. Species 603:1-9
  • Archer FI. Striped Dolphin (Stenella coeruleoalba). Encyclopedia of Marine Mammals. Perrin W, Würsig B i Thewissen JGM. 2ª edició. 1127-1129
  • Augier H, Park WK i Ronneau C (1993). Mercury Contamination of the Striped Dolphin Stenella coeruleoalba Meyen from the French Mediterranean Coast. Marine Pollution Bulletin 26:306-311
  • Bernhard M (1985). Mercury accumulation in a pelagic foodchain. In: Martell AE i Irgolic KJ (Eds), Environmental Inorganic Chemistry. VCH Publishers, Deerfield Beach, Florida, 349-358
  • Buffoni G, Bernhard M i Renzoni A (1982) Mercury in Mediterranean tuna. Why is their level higher than Atlantic tuna? A model. Thalassia Jugosl. 18:231-243
  • Cardellicchio N, Decataldo A, Di Leo A i Misino A (2002b). Accumulation and tissue distribution of mercury and selenium in striped dolphins (Stenella coeruleoalba) from the Mediterranean Sea (southern Italy). Environmental Pollution 116:265-271
  • Cardellicchio N, Giandomenico S, Ragone P i Di Leo A (2000).Tissue distribution of metals in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the Apulian coast, Southern Italy. Marine Environmental Research 49:55-66
  • Frodello JP, Roméo M i Viale D (2000). Distribution of mercury in the organs and tissues of five toothed whale species of the Mediterranean. Environmental Pollution 108:447-452
  • Krishna D, Virginie D, Stéphane P i Jean-Marie B (2003). Heavy metals in marine mammals. In: Vos JV, Bossart GD, Fournier M i O’Shea T (Eds.) Toxicology of Marine Mammals. Taylor and Francis Publishers, Washington DC, 135-167
  • Leonzio C, Focardi S i Fossi C (1992). Heavy metals and selenium in stranded dolphins of the Northern Tyrrhenian (NW Mediterranean). The Science of the Total Environment 119:77-84
  • Monaci F, Borrl A, Leonzio C, Marsili L i Calzada N (1998). Trace elements in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the western Mediterranean. Envirnmental Pollution 99:61-68
  • Otero MM i Conigliaro M (2012). Marine mammals and sea turtles of the Mediterranean and Black Seas. IUCN, 14
  • Pompe-Gotal J, Srebocan E, Gomercic H i Prevendar Crnic A (2009). Mercury concentrations in the tissues of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) and striped dolphins (Stenella coeruleoalba) stranded on the Croatian Adriatic coas. Veterinarni Medicina, 54(12):598-604
  • Roditi-Elasar M, Kerem D, Hornung H, Kress N, Shoham-Frider E, Goffman O i Spanier E (2003). Heavy metal levels in bottlenose and striped dolphins off the Mediterranean coast of Israel. Marine Pollution Bulletin 46: 504-512

 

Licencia Creative Commons
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.