Czym są złote algi?

Po raz pierwszy Prymnesium parvum ("parvum" oznacza "drobny") opisano w roku 1937 na podstawie osobników zebranych ze słonawego stawu w Bembridge na wyspie Wight. Jednak te jednokomórkowe glony z gromady haptofitów mogą żyć w różnych typach wód, zarówno słodkich, jak i słonych (w biologii mówi się: euryhalinowe). W Europie odnotowywano ich obecność od Islandii po Rosję, łącznie z Bałtykiem i Morzem Czarnym (ale nie w polskich rzekach), a na świecie między innymi w USA i Brazylii, Chinach, Australii i Nowej Zelandii.

O tym, że Instytut Rybactwa Śródlądowego znalazł w próbkach wody z Odry złote algi, których zakwit może spowodować pojawienie się toksyn, zabójczych dla ryb i małży - poinformowała w czwartek PAP minister klimatu i środowiska Anna Moskwa. Algom tym najbardziej odpowiadają słonawe wody przejściowe - znajdujące się w ujściach lub w pobliżu ujść rzek. Nie są wybredne jeśli chodzi o temperaturę wody (czyli są eurytermiczne) - tolerują zakres od 2 do 32 stopni Celsjusza. Gdy warunki są naprawdę trudne, mogą przetrwać dzięki przetrwalnikom (cystom).

Prymnesium parvum mają nieregularne, obłe ciała o długości od 8 do 16 mikrometrów, a szerokości od 4 do 10 mikrometrów. Dwie gładkie wici służą do poruszania się, a podobnej długości, dość sztywny wyrostek zwany haptonemą może służyć do przyczepiania się do podłoża. Komórki P. parvum okrywają dwuwarstwowe płytki celulozowe. Do fotosyntezy służą złotobrązowe chloroplasty. Ich kolor sprawia, że podczas zakwitu tych glonów (czyli nagłego wzrostu populacji) woda przybiera złotawy, miedziany lub brązowy kolor. Pojawia się też biała piana. Oczywiście ocena "na oko" nie jest wiążąca - podobnie może wyglądać woda także w innych sytuacjach. Dlatego glony trzeba znaleźć pod mikroskopem lub wykonując badania genetyczne.

Związane z wydzielaniem toksyn zakwity spowodowane przez "złote algi" dotyczą zarówno wód słodkich, jak i przybrzeżnych wód morskich. Co ciekawe, Prymnesium parvum są naturalnymi konkurentami sinic z rodzajów Microcystis, Cytophaga i Synechococcus, których zakwity stają się mniej prawdopodobne w obecności złotych alg.

Oprócz prowadzenia fotosyntezy, P. parvum może też odżywiać się materią organiczną - pochłania bakterie i inne mikroorganizmy oraz cząstki padliny ryb (usuwanie martwych ryb jest dobrym pomysłem, choć nigdy nie udaje się usunąć wszystkich).

Złote algi mogą żyć w zbiorniku wodnym czy rzece miesiącami nie sprawiając problemów: zabójczy jest dopiero ich zakwit. Nadal badany jest mechanizm zakwitu - wiadomo, że potrzeba odpowiedniej temperatury, zasolenia, wysokiego przewodnictwa elektrycznego wody, wysokiego pH. W czystej rzece, do której nie wlewa się dużych ilości zasolonej wody i innych ścieków, nie doszłoby do zakwitu.

Zakwity P. parvum występowały w wielu miejscach na świecie, wywołując - podobnie jak w przypadku Odry - gwałtowny pomór ryb. Mogły trwać przez wiele dni, tygodni, a nawet miesięcy, czasem dotycząc na przykład tylko części jednego jeziora, przy czym lokalizacja problemu mogła zmieniać się z dnia na dzień. Zakwitom sprzyjała raczej niewysoka temperatura i ustępowały wraz z jej wzrostem i zwiększoną aktywnością innych glonów - jednak to także nie było to regułą. Zakwity mogły wywierać długotrwały wpływ na gospodarkę rybną i powodować problemy ekonomiczne.

Wydzielane przez P. parvum toksyny określane są jako ichtiotoksyny - szczególnie toksyczne dla ryb i innych zwierząt wodnych posiadających skrzela, na przykład małży czy kijanek (o ile kijanki ropuchy są wrażliwe na te toksyny, to dorosłe ropuchy już nie). Działanie na skrzela polega na zmianie przepuszczalności błon komórkowych. W rezultacie organizmy wodne nie mogą oddychać zawartym w wodzie tlenem (którego poziom - tak jak w przypadku katastrofy w Odrze - może być nawet podwyższony). Skrzela zatrutych ryb krwawią, wytwarzają więcej śluzu, a same ryby zachowują się nietypowo - opadają na dno, próbują czerpać powietrze z atmosfery, a nawet wydostać się na brzeg zbiornika. Nie ma danych wskazujących na toksyczność ichtiotoksyn dla ssaków i ptaków, które jedzą ryby - prymnezyna rozkłada się w kwaśnym środowisku żołądka i nie przenika przez skórę. Eksperci odradzają jednak jedzenie ryb zabitych przez toksyny.

Jak ostrzegła dr nauk biologicznych, Marta Jermaczek-Sitak, rozkładające się w Odrze zwłoki organizmów wodnych oraz obecne w niej substancje pochodzące ze ścieków mogą powodować wtórne skażenie, zakwit sinic czy rozwój różnych bakterii, dlatego niewskazany jest na razie bliski kontakt z wodą Odry i tym, co w niej żyje.

Wytwarzanie i wydzielanie ichtiotoksyn odkryto już w roku 1939, jednak pierwszy zidentyfikowany ich rodzaj - zawierające między innymi chlor prymnezyny udało się zidentyfikować dopiero w roku 1995. Prymnezyny nie są jedynymi toksynami, jaki wytwarzają złote algi.

Wydzielane do wody toksyny przybierają postać miceli - grup cząsteczek, skierowanych hydrofilową częścią na zewnątrz. Mogą ulegać aktywacji na przykład pod wpływem pojawiających się w wodzie substancji w rodzaju soli czy antybiotyków.

Do czynników zwiększających wydzielanie toksyn należy na przykład nagła zmiana zasolenia wody (szok osmotyczny). Prymnesium parvum reaguje też większym wydzielaniem toksyn na niedobór któregoś ze składników pokarmowych (by "pozbyć się konkurentów"). Ale przy nadmiarze pokarmu skutek jest podobny - znaczna populacja glonu produkuje dużo toksyn.

Niektóre toksyny wytwarzane przez złote algi łatwo rozkładają się pod wpływem światła słonecznego i ulegają dezaktywacji w środowisku kwaśnym. Jednak eksperci wskazują, że w praktyce nie ma sposobu na przyspieszenie tego procesu w rzece.

Co innego w przypadku małych zbiorników wodnych - np. na stronie Texas Agricultural and Mechanical University (TAMU) w celu kontroli poziomu Prymnesium parvum wymienia się takie środki zaradcze, jak "całkowita wymiana wody w stawie, zwiększenie dopływu czystej wody czy stosowanie herbicydów". Specjaliści z Teksasu podkreślają znaczenie zgłaszania obecności w rzece martwych ryb (w Austin działa specjalne centrum komunikacyjne czynne 24 godziny na dobę), zaś po serii zatruć rzek w roku 2001 powołano tam Golden Alga Task Force, w której działają naukowcy z USA i innych krajów, badając strategie unikania, minimalizowania i łagodzenia skutków zakwitów.

W roku 2021 naukowcy John Innes Centre przy University of East Anglia po raz kolejny opublikowali wyniki badań nad stosowanie stężonej wody utlenionej w odpowiednich do akwenu ilościach jako w miarę nieszkodliwego dla innych organizmów środka do eliminacji Prymnesium parvum. (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c04742). Autorzy wskazali także na potencjalna rolę wirusa PpDNAV-BW1 w uwalnianiu toksyny przez glony. Wcześniej szwedzcy naukowcy próbowali (bez większego powodzenia) stosować różne odmiany glinki do wychwytywania glonów i ich toksyn.

Paweł Wernicki