Ученые продемонстрировали биомагнификацию наноматериалов в простой пищевой цепи
Междисциплинарная группа исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UC Santa Barbara) провела новаторское исследование, показывающее, как наночастицы способны к биомагнификации в простой микробной пищевой цепи.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Nanotechnology, было основано на предыдущей работе, в которой наблюдалось накопление наночастиц селенида кадмия (CdSe) в бактериях Pseudomonas.
Эксперимент с трофическим переносом
Ученые провели исследование трофического переноса — передачи вещества с более низкого на более высокий уровень пищевой цепи через хищничество. Они сравнивали влияние на хищника-простейшее (Tetrahymena), питающегося тремя типами добычи (бактерий):
- Контрольные бактерии без металлов.
- Бактерии, выращенные с растворенной солью кадмия.
- Бактерии, выращенные с квантовыми точками из селенида кадмия.
Ключевые результаты
- Концентрация кадмия увеличивалась при переходе от бактерий к простейшим.
- Наноматериалы оставались практически неповрежденными, с минимальной деградацией.
- Соотношение кадмия к селену (Cd:Se) в частицах внутри простейших было практически таким же, как в исходных наночастицах, которыми кормили бактерий.
Это сохранение соотношения Cd:Se указывает на то, что биомагнификации подверглись именно сами наночастицы, а не просто ионы металла.
Значение и последствия
Это первое сообщение о биомагнификации наноматериалов в водной среде с участием микроскопических форм жизни, которые составляют основу всех пищевых сетей.
- Простейшие, питавшиеся бактериями с наночастицами, оказались сильно обогащены этими частицами.
- В исследовании наблюдались токсические эффекты на простейших, что вызывает опасения о потенциальных токсических эффектах на более высоких уровнях пищевой цепи, особенно в водных экосистемах.
- Наноматериалы внутри простейших могут стать доступными для следующего уровня хищников, что может привести к более широким экологическим последствиям.
Как отмечают авторы, подобные исследования позволяют на этапе проектирования наноматериалов исключать свойства, приводящие к их накоплению в организмах, и тем самым предотвращать потенциальные негативные последствия.