Ból głowy, gorączka, stan zapalny czy infekcja – w takich sytuacjach wielu z nas sięga po leki. Ibuprofen, paracetamol, antybiotyki czy preparaty hormonalne należą dziś do najczęściej stosowanych substancji leczniczych na świecie. Ich znaczenie dla współczesnej medycyny jest niepodważalne. Pozwalają zwalczać choroby, łagodzić ból i poprawiać jakość życia milionów ludzi. Coraz częściej zwraca się jednak uwagę, że historia farmaceutyków nie kończy się w chwili, gdy przestają działać w organizmie człowieka.
Po przyjęciu leku organizm wykorzystuje jedynie część substancji czynnej. Pozostała część oraz produkty jej przemian są wydalane głównie z moczem i kałem, trafiają do kanalizacji, a następnie do oczyszczalni ścieków (Arnold i in., 2014; Vieira i in., 2024).
Oczyszczalnie ścieków skutecznie usuwają wiele zanieczyszczeń oraz drobnoustrojów chorobotwórczych. Nie zostały jednak zaprojektowane z myślą o całkowitym eliminowaniu substancji farmaceutycznych. W efekcie część leków oraz ich metabolitów może przedostawać się do rzek, jezior i innych wód powierzchniowych. Zjawisko to zostało potwierdzone w wielu regionach świata i obecnie uznawane jest za jeden z ważnych problemów współczesnej ochrony środowiska (aus der Beek i in., 2016).
Przegląd światowych badań wykazał, że farmaceutyki wykrywane są w wodach powierzchniowych na wszystkich kontynentach. Do najczęściej identyfikowanych należą leki przeciwbólowe i przeciwzapalne, antybiotyki, hormony oraz środki stosowane w terapii chorób układu sercowo-naczyniowego. Związki te występują zazwyczaj w bardzo małych stężeniach, jednak ich dopływ do środowiska ma charakter ciągły, ponieważ są stale stosowane przez ludzi.
Samo wykrycie farmaceutyków w wodzie nie oznacza jeszcze zagrożenia dla zdrowia człowieka. Z punktu widzenia ekologii znacznie ważniejsze jest inne pytanie – jak na długotrwały kontakt z niewielkimi ilościami tych substancji reagują organizmy żyjące w środowisku wodnym. W przeciwieństwie do człowieka, który przyjmuje lek przez kilka dni lub tygodni, organizmy wodne mogą być narażone na obecność farmaceutyków przez całe swoje życie (Arnold i in., 2014).
To właśnie ta obserwacja stała się impulsem do rozwoju badań nad wpływem farmaceutyków na środowisko. Początkowo naukowcy koncentrowali się na określeniu ich występowania w wodach powierzchniowych. Z czasem coraz większą uwagę zaczęto poświęcać pytaniu, czy obecność tych substancji może wpływać na funkcjonowanie organizmów oraz całych ekosystemów (Arnold i in., 2014).
Pierwsze badania prowadzono przede wszystkim na organizmach znajdujących się u podstaw wodnych sieci pokarmowych. Mikroorganizmy, glony oraz bezkręgowce wodne stanowią fundament funkcjonowania rzek i jezior, dlatego to właśnie one stały się pierwszymi modelami wykorzystywanymi w ekotoksykologii farmaceutyków. Wyniki licznych doświadczeń pokazały, że reakcje organizmów są zróżnicowane i zależą od rodzaju substancji, jej stężenia, czasu ekspozycji oraz badanego gatunku. Autorzy podkreślają jednak, że nadal potrzebne są badania prowadzone w warunkach jak najbardziej zbliżonych do naturalnych, ponieważ większość dotychczasowych doświadczeń wykonano w laboratoriach (Arnold i in., 2014; Vieira i in., 2024).
Z czasem okazało się, że pytanie o wpływ farmaceutyków nie dotyczy wyłącznie organizmów żyjących w wodzie. W ekosystemach nie istnieją bowiem wyraźne granice pomiędzy środowiskiem wodnym i lądowym. Łączą je organizmy, które w ciągu swojego życia przemieszczają się pomiędzy tymi dwoma światami. To właśnie one stały się kolejnym przedmiotem zainteresowania badaczy.
Ekosystemy wodne i lądowe są ze sobą znacznie silniej powiązane, niż mogłoby się wydawać. Rzeki i jeziora nie są zamkniętymi układami, lecz nieustannie wymieniają materię i energię z otaczającym je środowiskiem. Jednym z najważniejszych elementów tej wymiany są bezkręgowce wodne, których cykl życiowy przebiega częściowo w wodzie, a częściowo na lądzie.
Larwy wielu gatunków owadów, między innymi jętek, chruścików oraz muchówek, rozwijają się przez tygodnie lub miesiące pod powierzchnią wody. Tam odżywiają się glonami, mikroorganizmami lub materią organiczną zgromadzoną na dnie zbiorników. Po zakończeniu rozwoju przeobrażają się w postacie dorosłe i opuszczają środowisko wodne. W ten sposób energia oraz materia zgromadzona podczas rozwoju zostaje przeniesiona do ekosystemów lądowych.
Z punktu widzenia ekologii proces ten ma ogromne znaczenie. Dorosłe owady stają się pokarmem ptaków, pająków, płazów oraz ssaków owadożernych. Oznacza to, że zmiany zachodzące w środowisku wodnym mogą wpływać również na organizmy żyjące poza nim. Zależność ta od dawna jest przedmiotem badań ekologicznych i stanowi jeden z podstawowych mechanizmów łączących oba typy ekosystemów (Arnold i in., 2014).
W ostatnich latach naukowcy zaczęli zadawać kolejne pytanie. Skoro organizmy wodne pozostają w stałym kontakcie z farmaceutykami obecnymi w środowisku, czy substancje te mogą przemieszczać się wraz z organizmami zajmującymi kolejne poziomy łańcucha pokarmowego?
Arnold i współautorzy (2014) zwracają uwagę, że ocena ryzyka związanego z farmaceutykami nie powinna ograniczać się wyłącznie do pojedynczych organizmów ani pojedynczych gatunków. Konieczne jest uwzględnienie zależności występujących pomiędzy organizmami oraz możliwości oddziaływania farmaceutyków na funkcjonowanie całych ekosystemów. Autorzy podkreślają również, że wiedza dotycząca przemieszczania się farmaceutyków w sieciach troficznych jest nadal ograniczona i wymaga dalszych badań.
Szczególne znaczenie mają gatunki zajmujące wysokie pozycje w łańcuchach pokarmowych. Mogą one stanowić cenne organizmy wskaźnikowe, ponieważ ich sposób odżywiania odzwierciedla procesy zachodzące na niższych poziomach ekosystemu. W przypadku ekosystemów wodnych do takich zwierząt należą między innymi nietoperze żerujące nad rzekami i jeziorami.
Większość europejskich gatunków nietoperzy żywi się owadami. Wiele z nich regularnie poluje nad wodą, gdzie wieczorem pojawiają się ogromne liczby owadów opuszczających środowisko wodne. To właśnie ta zależność sprawiła, że naukowcy zaczęli zastanawiać się, czy nietoperze mogą być narażone również na kontakt z farmaceutykami obecnymi wcześniej w wodzie.
Przez wiele lat pytanie to pozostawało jedynie hipotezą. Brakowało badań terenowych pokazujących, czy farmaceutyki rzeczywiście występują w organizmach dziko żyjących nietoperzy. Dopiero w ostatniej dekadzie zaczęły pojawiać się pierwsze publikacje próbujące odpowiedzieć na to pytanie.
Nietoperze od dawna są wykorzystywane jako gatunki wskaźnikowe w badaniach środowiskowych. Żyją stosunkowo długo, zajmują wysoką pozycję w łańcuchu pokarmowym i dla wielu gatunków podstawowym źródłem pokarmu są owady rozwijające się w środowisku wodnym. Wszystko to sprawia, że mogą odzwierciedlać zmiany zachodzące w całym ekosystemie (Arnold i in., 2014).
Jednym z pierwszych badań analizujących obecność farmaceutyków u dziko żyjących nietoperzy była praca Secorda i współautorów (2015). Autorzy przebadali tkanki czterech gatunków nietoperzy występujących w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, poszukując tzw. zanieczyszczeń nowej generacji (contaminants of emerging concern), obejmujących między innymi farmaceutyki oraz składniki produktów higieny osobistej (Secord i in., 2015).
Analizy wykazały obecność kilku substancji farmaceutycznych, między innymi ibuprofenu, penicyliny V, warfaryny, kwasu salicylowego oraz kofeiny. Wyniki te stanowią pierwszy dowód, że pozostałości niektórych leków mogą występować również w organizmach dziko żyjących nietoperzy (Secord i in., 2015).
Jednocześnie autorzy podkreślili, że samo wykrycie farmaceutyków nie pozwala określić drogi, którą substancje te dostały się do organizmów zwierząt. Jedną z rozważanych możliwości jest spożywanie owadów rozwijających się w pobliżu oczyszczalni ścieków lub innych zanieczyszczonych zbiorników wodnych. Nie wykluczono jednak również innych dróg narażenia, takich jak pobieranie zanieczyszczonej wody podczas picia lub kontakt z zanieczyszczonym środowiskiem. Badanie nie pozwoliło rozstrzygnąć, która z tych dróg ma największe znaczenie (Secord i in., 2015).
Praca Secorda i współautorów otworzyła nowy kierunek badań nad farmaceutykami w środowisku. Pokazała, że problem nie ogranicza się wyłącznie do obecności leków w wodzie, lecz może obejmować również organizmy znajdujące się na wyższych poziomach łańcuchów pokarmowych. Jednocześnie uwidoczniła, jak wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi.
Nie wiemy, w jakim stopniu farmaceutyki są pobierane przez organizmy wodne w warunkach naturalnych. Nie wiemy, czy pozostają w organizmach owadów po przeobrażeniu w postacie dorosłe. Nie wiadomo również, czy związki wykrywane u nietoperzy pochodzą przede wszystkim z pokarmu, czy też znaczącą rolę odgrywają inne drogi narażenia. Nadal nie znamy także skutków wieloletniej ekspozycji dzikich zwierząt na bardzo małe stężenia wielu różnych farmaceutyków występujących jednocześnie w środowisku (Arnold i in., 2014; Secord i in., 2015).
Historia farmaceutyków w środowisku pokazuje, jak szybko rozwija się współczesna ekotoksykologia. Jeszcze trzydzieści lat temu najważniejszym pytaniem było, czy leki w ogóle trafiają do środowiska. Dziś wiemy, że są obecne w wodach powierzchniowych na całym świecie (aus der Beek i in., 2016). Wiemy również, że niektóre z nich wykryto w organizmach dziko żyjących nietoperzy (Secord i in., 2015). Nadal jednak nie potrafimy z pełnym przekonaniem odpowiedzieć, jaką drogę pokonują od człowieka do organizmów żyjących na końcu wodno-lądowych sieci troficznych.
Być może najważniejszym wnioskiem płynącym z dotychczasowych badań nie są odpowiedzi, lecz pytania. To one wyznaczają kierunek przyszłych badań i przypominają, że nawet zwykła tabletka przeciwbólowa może stać się elementem znacznie bardziej złożonej historii – historii, która nie kończy się w organizmie człowieka, lecz może prowadzić przez oczyszczalnię ścieków, rzekę, owady i nocne polowania nietoperzy.
Fot. Błażej Wojtowicz Ogólnopolskie Towarzystwo Ochrony Nietoperzy.
Literatura
Arnold K. E., Brown A. R., Ankley G. T., Sumpter J. P. (2014). Medicating the environment: assessing risks of pharmaceuticals to wildlife and ecosystems. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 369(1656), 20130569.
aus der Beek T., Weber F.-A., Bergmann A., Hickmann S., Ebert I., Hein A., Küster A. (2016). Pharmaceuticals in the environment—Global occurrences and perspectives. Environmental Toxicology and Chemistry, 35(4), 823–835.
Secord A. L., Patnode K. A., Carter C., Redman E., Gefell D. J., Major A. R., Sparks D. W. (2015). Contaminants of Emerging Concern in Bats from the Northeastern United States. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 69, 411–421.
Vieira R. S., Spode J. E., Dotto G. L., Georgin J., Franco D. S. P., dos Reis G. S., Lima E. C. (2024). Paracetamol: Environmental remediation and ecotoxicology – A review. Environmental Chemistry Letters, 22(5), 2343–2373.
@liderzy wśród fanów
