Den biologiska bildningen av neurotoxiskt metylkvicksilver är en gåtfull process som ligger till grund för kvicksilverrelaterade hälso- och miljörisker. Ändå, de exakta mekanismerna och de faktorer som styr processen är fortfarande inte väl förstådda. I ett samarbete, forskare vid Uppsala och Umeå universitet visar nu att bildningen av metylkvicksilver i sediment styrs av det organiska materialets molekylära sammansättning. Studien har publicerats i Naturkommunikation .
Forskare försöker förstå den utbredda förekomsten av kvicksilver (Hg) i miljön, och speciellt i fisk, på grund av kvicksilverföreningarnas skadliga effekter på människors och andra djurs hälsa. Det är främst den metylerade formen av kvicksilver (metylkvicksilver) som ackumuleras i vattenlevande näringsnät. Exponering för metylkvicksilver, sker främst genom fiskkonsumtion, kan påverka de nervösa, reproduktiv, och immunsystem hos ryggradsdjur, inklusive fisk, fåglar, och människor.
Det är välkänt att vissa bakterier och arkéer har kapacitet att omvandla oorganiskt kvicksilver till metylkvicksilver. Omvandlingen sker under de syrebegränsade förhållanden som vanligtvis finns i våtmarker och sediment, men forskarna vet fortfarande inte hur kvicksilvermetylering kontrolleras och påverkas av de rådande miljöförhållandena. Nu, en ny studie från Uppsala och Umeå universitet visar att den molekylära sammansättningen av sedimentets organiska material spelar en central roll för kvicksilvermetylering.
"Studien representerar ett viktigt steg mot bättre förståelse av de processer på molekylär nivå som kontrollerar metylkvicksilvernivåer i boreala sjöar på global skala. Den nya informationen kan också möjliggöra en mer löst och robust kartläggning och modellering av kvicksilverrelaterade hälsorisker. till vattenbruk och fiske, " säger Andrea Garcia Bravo, postdoktor vid Limnologiprogrammet vid Uppsala universitet och huvudforskare för studien.
Studien är resultatet av ett samarbete mellan forskargrupperna för Stefan Bertilsson vid Uppsala universitet och Erik Björn vid Umeå universitet. Genom att spåra omvandlingen av isotopmärkta kvicksilverföreningar, forskarna kunde mäta kvicksilvermetyleringshastigheten i sediment från olika svenska sjöar. Senare, den molekylära sammansättningen av det organiska materialet i sedimentet bestämdes med en ny pyrolys-masspektrometrimetod utvecklad av medförfattaren Julie Tolu.
"Det är välkänt att det organiska materialet är den huvudsakliga energikällan för de organismer som utför kvicksilvermetylering, men den starka kopplingen mellan specifika organiska föreningar och kvicksilvermetyleringshastigheter överraskade oss, säger Erik Björn, docent vid kemiska institutionen vid Umeå universitet.
Resultaten visar att organiska föreningar som härrör från växtplankton (t.ex. från cyanobakterieblomningar) är kopplade till hög kvicksilvermetylering. I kontrast, kolföreningar från vattendelaren har inte denna stimulerande effekt.
"Istället, förekomsten av sådana organiska föreningar i sedimenten är kopplad till import av stora mängder metylkvicksilver som bildas i omgivande jordar och våtmarker, " förklarar Stefan Bertilsson, Professor vid Uppsala universitet.
