Det har länge varit känt att, i form av fria joner, silverpartiklar kan vara mycket giftiga för vattenlevande organismer. Ändå till denna dag, det saknas detaljerad kunskap om de doser som krävs för att utlösa ett svar och hur organismerna hanterar denna typ av stress. För att lära dig mer om de cellulära processer som sker i cellerna, forskare från Aquatic Research Institute, Eawag, utsatt alger för en rad silverkoncentrationer.

Förr, silver letade sig mest ut i miljön i närheten av silvergruvor eller via avloppsvatten från fotoindustrin. På senare tid, silvernanopartiklar har blivit vanliga i många applikationer – som ingredienser i kosmetika, Matförpackning, desinfektionsmedel, och funktionella kläder. Även om en nyligen genomförd studie utförd av Swiss National Science Foundation avslöjade att huvuddelen av silvernanopartiklar hålls kvar i avloppsreningsverk, bara lite är känt om hur länge det kvarvarande nano-silvret är kvar och påverkan i miljön.

Infiltrera energimetabolismen undercover

Smitha Pillai från Eawag Department of Environmental Toxicology och hennes kollegor från EPFL och ETH Zürich studerade effekten av olika koncentrationer av vattenburna silverjoner på cellerna i grönalgerna Chlamydomonas reinhardtii . Silver är kemiskt mycket lik koppar, en essentiell metall på grund av dess betydelse i flera enzymer. På grund av det, silver kan utnyttja cellernas koppartransportmekanismer och smyga in i dem undercover. Detta förklarar varför, redan efter en kort tid, koncentrationer av silver i den intracellulära vätskan kan nå upp till tusen gånger högre än i den omgivande miljön.

Ett snabbt svar

Eftersom silver skadar viktiga enzymer involverade i energimetabolism, även låga koncentrationer kan minska fotosyntesen och tillväxthastigheten med hälften på bara 15 minuter. Under samma tidsperiod, forskarna upptäckte också förändringar i aktiviteten hos cirka 1000 andra gener och proteiner, som de tolkade som ett svar på stressorn – ett försök att reparera silverinducerade skador. Vid låga koncentrationer, cellernas fotosyntesapparat återhämtade sig inom fem timmar, och återvinningsmekanismer var tillräckliga för att hantera alla utom de högsta testade koncentrationerna.

Ett antal obesvarade frågor

Vid första ögonkastet, resultaten är betryggande eftersom silverkoncentrationerna som algerna utsätts för i miljön sällan är så höga som de som används i labbet, vilket gör att de kan återhämta sig snabbt – åtminstone externt. Men experimenten visade också att även låga silverkoncentrationer har en betydande effekt på intracellulära processer och att algerna avleder sin energi till att reparera uppkomna skador. Detta kan utgöra ett problem när andra stressfaktorer agerar parallellt, såsom ökad UV-strålning eller andra kemiska föreningar. Dessutom, det är fortfarande okänt i dag om cellerna har en aktiv mekanism för att skjuta ut silvret. Saknar en sådan mekanism, silvret kan ha negativa effekter på högre organismer, med tanke på att alger är längst ner i näringskedjan.