Toxic Effects of Benzo(a)pyrene on the Red Macroalga Gracilaria birdiae

Os organismos chamados de algas apresentam uma grande diversidade de espécies e ocupam uma grande variedade de nichos ecológicos. Fundamentais para a manutenção das condições que permitem a vida no planeta, inclusive porque constituem a base de cadeias tróficas de ecossistemas aquáticos, as algas vêm sofrendo com o descarte contínuo de resíduos resultantes das mais variadas atividades humanas. Por outro lado, as algas, ao serem expostas aos poluentes, podem indicar a presença dos mesmos em seus habitats por meio de seus biomarcadores. Neste sentido, este trabalho preocupou-se em caracterizar as bases moleculares da toxicidade do hidrocarboneto policíclico aromático (HPA) benzo(a)pireno (BaP), presente no petróleo cru e derivado da combustão parcial de matéria orgânica, sobre a macroalga vermelha Gracilaria birdiae, uma Rhodophyta marinha nativa. Para avaliar a agressividade do poluente, a alga foi exposta a diferentes concentrações do HPA em água do mar, tanto em situações de exposição aguda (24 e 96h) quanto crônica (7 e 15 dias). Após estes períodos de exposição, alguns biomarcadores bioquímicos e fisiológicos da alga tiveram seus comportamentos analisados. Foram eles: taxas de crescimento (TC); duas defesas antioxidantes: os níveis do tripeptídeo de baixo peso molecular glutationa (GSH) e a atividade da enzima superóxido dismutase (SOD); os níveis do dímero de glutationa GSSG; a fotossíntese da macroalga; e seu aspecto de pigmentação geral. Foi possível observar que BaP é tóxico para a macroalga G. birdiae. Aumentos da concentração do HPA nos meios de cultura das algas provocaram menores TC. A partir destes dados de TC foi possível determinar uma curva de inibição do crescimento da alga e a 7 respectiva IC50 de BaP para um período de exposição de 15 dias, com valor de 69 ng do HPA para cada mL de água do mar. Após diferentes exposições a BaP, incluindo em IC50, algas expostas a BaP apresentaram níveis reduzidos do antioxidante GSH, o mesmo efeito que fora observado para GSSG (com exceção da exposição de 96h). O desempenho fotossintético, a atividade de SOD e a pigmentação de G. birdiae mostraram ser sistemas menos sensíveis à presença de BaP, e foram prejudicados em concentrações mais elevadas do poluente, em torno de 10 a 20 µg/mL. Nestas situações, a despigmentação severa da macroalga foi acompanhada de decaimentos expressivos de alguns parâmetros fotossintéticos (i.e., rETR, RQE, Ik, β) da alga. Numa outra abordagem, alguns experimentos foram feitos com o intuito de descobrir se a alga era capaz de eliminar e biorremediar BaP presente na água do mar. Aparentemente, a alga não apresenta tal capacidade; porém, uma cinética mais detalhada se faz necessária para a confirmação desta observação. Concluindo, os resultados do trabalho corroboram outros dados da literatura a respeito da toxicidade de BaP sobre sistemas vivos. Ainda, apesar de a sensibilidade de G. birdiae a BaP não ter sido alta, foi possível apontar alguns sistemas bioquímicos da alga capazes de desempenhar papel como biomarcadores de exposição ao poluente estudado, o que pode auxiliar na tomada de medidas para o manejo e a conservação de áreas impactadasAlgae show a great biodiversity and occupy many different ecological niches. Besides being essential for the maintenance that allow life on Earth, algae are on the basis of aquatic food chains and they suffer with continuous residue discharge that comes from different human activities. However, once algae are exposed to pollutants, biomarkers can indicate its presence on the environment. The aim of this work was on the characterization of benzo(a)pyrene (BaP; a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) derived from crude oil and from incomplete combustion of organic matter) toxicity against the red macroalga Gracilaria birdiae, a marine brazillian Rhodophyta. BaP toxicity in marine water was investigated under different exposure concentrations after acute (24 and 96h) and chronic (7 and 15 days) conditions. At the end of the exposures time, some of the algae`s biochemical and physiological biomarkers were analyzed: growth rate (GR); two antioxidant defenses: the low molecular weight peptide glutathione (GSH) and superoxide dismutase (SOD) enzyme activity; glutathione disulfide (GSSG) levels; the macroalga photosynthetic capacity; and the general colour aspect. Increased BaP concentrations led to a decrease of GR values. From GR data it was possible to obtain an inhibition growth curve and the respective BaP IC50 for a 15-day exposure time period with value of 69 ng/mL. After different BaP exposure conditions, including IC50, exposed algae presented decreased GSH levels, the same effects observed for GSSG (except for 96h exposure). The photosynthetic yield, SOD activity and colour aspect of G. birdiae appeared to be more resistant systems against BaP, and were affected only in higher BaP concentrations (10 to 20 µg/mL). In such situations, G. birdiae lost its red colour, which was accompanied by considerable photosynthetic parameters (i.e., rETR, RQE, Ik, β) decay. In a different approach, some experiments were done in order to discover any BaP clean-up and bioremediation played by G. birdiae. Preliminary results suggests that the alga has low remediation efficiency, although more investigations need to be done to confirm this. In summary, the results presented here show similar tendencies with literature data in respect of BaP toxicity against living organisms. Even though G. birdiae presented reasonable resistance to BaP, it was possible to identify some of the alga`s biochemical systems as BaP exposure biomarkers. This situation can be useful for impacted areas assessment and management