Sinice w służbie człowieka? Na razie zamykają kąpieliska. Dr Justyna Kobos: W dużej mierze sami się do tego przyczyniliśmy

Podobno sinice są o wiele starsze od człowieka.

To prawda, sinice należą do jednych z najstarszych organizmów, które pojawiły się na świecie. Badania wskazują, że pojawiły się około 3,5 miliarda lat temu.

Jaka jest ich rola w przyrodzie, bo spodziewam się, że ich zadaniem nie jest uprzykrzanie życia turystom i branży turystycznej nad polskim morzem.

Pełnią ważną rolę w środowisku. Sinice to bakterie (cyjanobakterie) – należą do organizmów pionierskich, czyli jako pierwsze zasiedlają nowe obszary. Występują one nie tylko w wodach, ale i na lądzie, w glebie, w różnych ekstremalnych warunkach, jak źródła termalne, pustynie czy lodowce. Sinice przeprowadzają fotosyntezę – czyli produkują tlen. Poza tym, mogą wiązać azot z atmosfery i wprowadzać go do obiegu w przyrodzie. Produkują też wiele innych cennych metabolitów, które w przyszłości mogą być wykorzystane w biotechnologii, medycynie czy farmacji.

Co roku pojawiają się w mediach tytuły „sinice atakują”. Spróbujmy odpowiedzieć na pytanie o mechanizm takich ataków – czyli, mówiąc precyzyjnie, zakwitów sinic. I, czy jest to rzeczywiście atak, precyzyjnie zaplanowany.

Spośród znanych ponad 2 000 gatunków sinic, tylko kilkanaście w sprzyjających warunkach może się gwałtownie namnażać. Takie zjawisko nazywamy zakwitem i nie ma to nic wspólnego z kwitnięciem roślin. A wręcz przeciwnie – ze względu na masowy rozwój tych mikroorganizmów wydaje się, że woda zmieniła kolor – na zieloną, brązową a nawet czerwoną – w zależności od tego, jaki gatunek dominuje. Już sam taki zakwit jest szkodliwy dla innych organizmów występujących w zbiorniku wodnym – zmniejsza się różnorodność mikroorganizmów, może powstawać tzw. przyducha i brakować tlenu, np. rybom (pomimo, że sinice produkują tlen, to też go zużywają).

Sinice mogą być zjadane przez zooplankton lub ryby, ale jeśli są zbyt duże ich ilości, to mogą zatykać aparaty gębowe i skrzela. Oprócz tego, część gatunków może produkować toksyny groźne dla zdrowia i życia zwierząt oraz ludzi. Związki te, wytwarzane przez komórki sinic jako metabolity wtórne, nie są niezbędne do ich wzrostu i rozwoju.

Większość gatunków nie produkuje toksyn. Co więcej – produkcja toksyn tak naprawdę nie jest cechą gatunkową, a poszczególnych szczepów danego gatunku. Oznacza to, że gatunki sinic – zwłaszcza słodkowodne, uznawane są jako potencjalnie toksyczne. Na podstawie analizy mikroskopowej, jedynie po samym wyglądzie, nie da się określić, czy dany szczep produkuje toksyny i jaka jest ich toksyczność. Znanych jest wiele różnych analogów toksyn o różnym stopniu toksyczności.

Po co sinicom toksyny? Jest wiele hipotez – m.in., by ograniczać rozwój innych mikroorganizmów. Ale nie po to produkują toksyny, żeby specjalnie szkodzić zwierzętom i ludziom.

Co zawiera morska woda, w której zakwitły sinice? Oprócz tego, że ta woda może cuchnąć i wygląda jak ciemnozielona, dość gęsta plakatowa farba, co samo w sobie stanowi nieprzyjemny widok, to wiemy, że kontakt z nią grozi oparzeniami, a w razie wypicia może skończyć się kłopotami żołądkowymi.

To prawda. Woda, w której masowo występują sinice, może wyglądać jakby zawieszona w niej była „kaszka”, a gdy sinic jest naprawdę dużo, to mamy wrażenie, że woda zmieniła kolor. Czasem przy powierzchni sinice kumulują się w postaci grubych, pływających kożuchów lub wyglądają jak rozlana farba. Unosi się wówczas charakterystyczny zapach.

Należy pamiętać o tym, że sinice produkujące toksyny gromadzą je w swoich komórkach. Dopóki widzimy sinice, to tam są toksyny. W momencie rozpadu komórek, toksyny uwalniane są do wody. Same toksyny są bezbarwne, bez smaku i bez zapachu.

Kontakt z masowym zakwitem wody jest niewskazany zwłaszcza dla osób, które są nadwrażliwe i mogą być uczulone na związki znajdujące się w ścianach komórkowych sinic. Należy też pamiętać, że, choć widzimy zakwit, czyli namnożyło się tam dużo sinic, to, oprócz nich, w tej samej wodzie jest jeszcze dużo innych mikroorganizmów – zwłaszcza bakterii i wirusów, które mogą podrażniać skórę człowieka. Największe niebezpieczeństwo dla zdrowia zwierząt i ludzi następuje przez połknięcie wody, w której znajdują się toksyczne sinice. Toksyny te podrażniają przede wszystkim układ pokarmowy lub rzadziej – układ nerwowy.

Dlatego największym niebezpieczeństwem jest, gdy zakwity pojawiają się w ujęciach wody pitnej. Natomiast na kąpieliskach istnieje ryzyko zachłyśnięcia się taką wodą podczas pływania czy uprawiania innych sportów wodnych.

Obecnie prowadzone są badania nad szkodliwością wdychania aerozoli unoszących się w trakcie parowania wody, w której jest intensywny zakwit sinic.

Skoro wiemy, że sinice nie pojawiły się znikąd, to dlaczego ten temat „grzeje” dopiero od kilku, kilkunastu lat? Nie pamiętam, by o sinicach mówiło się w latach 80. XX wieku… Zanieczyszczenie wód fosforanami, prowadzące do eutrofizacji morza, ma na to wpływ? Sami to sobie zrobiliśmy?

W dużej mierze, sami się do tego przyczyniliśmy. Od lat 70. XX wieku w wyniku eutrofizacji spowodowanej działalnością człowieka, masowy rozwój gatunku Nodularia spumigena w Morzu Bałtyckim stał się regularnym zjawiskiem. W późnych latach 80. ubiegłego wieku po raz pierwszy odnotowano produkcję nodularyny (NOD) przez ten bałtycki gatunek. Nodularyna jest uważana za najobficiej występującą naturalną toksynę w Morzu Bałtyckim. Jednak analiza głębokich rdzeni pobranych z osadów Bałtyku wskazuje na obecność toksyn, a co za tym idzie i toksycznych zakwitów sinic, już tysiące lat temu, a więc na długo przed wywołaną przez człowieka eutrofizacją tego ekosystemu.

Jeden z Pani miniwykładów w Internecie zatytułowany jest „Sinice w służbie człowieka”. W czym toksyczne cyjanobakterie mogą nam pomóc?

Oprócz toksyn, sinice produkują wiele innych metabolitów wtórnych. Rozwój metod badawczych pozwala coraz dokładniej je opisać i sklasyfikować. Niektóre z tych związków wykazują właściwości antybakteryjne, antywirusowe, antynowotworowe i przeciwgrzybicze. Dlatego organizmy te stanowią ogromny potencjał biotechnologiczny. Ponadto, wiele sinic produkuje cenne związki, które już teraz wykorzystuje się np. jako suplementy diety (np. gatunek Arthrospira platensis to produkt handlowy – spirulina).

Dlaczego ten rok ma być szczególny w kwestii zakwitu sinic? Wspominała Pani o tym pod koniec czerwca.

Badania oparte na monitoringu powierzchni i intensywności zakwitu, prowadzone przez naukowców z różnych krajów nadbałtyckich już ponad 40 lat, wykazały pewien schemat występowania sinic. Zakwit zazwyczaj pojawia się pod koniec czerwca w części centralnej Bałtyku, a później obejmuje coraz większą powierzchnię – pojawiając się na północy zarówno w Zatoce Fińskiej, jak i w południowej części Bałtyku – również u polskiego wybrzeża.

I choć zakwity obserwowane są regularnie każdego roku, to na podstawie wielu lat badań, także tych prowadzonych w naszym Instytucie Oceanografii, można stwierdzić, iż w niektórych latach ta intensywność zakwitu jest szczególnie wysoka. Również w strefie brzegowej Zatoki Gdańskiej najbardziej intensywne i toksyczne zakwity, choć z reguły krótkotrwałe, odnotowywane były w 2012, 2015 i najdłuższy w 2018 roku. Czyli co 3 lata, co potwierdza doniesienia innych naukowców. Od ostatniego tak intensywnego zakwitu sinic minęły właśnie 3 lata. Dlatego oceniamy, że istnieje prawdopodobieństwo, że i w tym roku masowy zakwit będzie obserwowany.

Pierwsze zakwity na pomorskich plażach już za nami, zresztą tak jak trafnie Pani przewidywała. Były dość krótkotrwałe. Wiemy jednak, że to nie koniec, że apogeum sinic przypada na środek wakacji, mniej więcej. Kiedy możemy spodziewać się kolejnych?

Już od trzech tygodni zakwit rozwija się w centralnej części Bałtyku. A od kilku dni przesunął się w część zachodnią i może wkrótce być obserwowany na kąpieliskach od strony otwartego morza. Kierunek wiatru i fal nie przesunął zakwitu ponownie do trójmiejskich kąpielisk, ale od dwóch dni z powodu sinic zamkniętych jest 11 kąpielisk. Już samo to jest sytuacją nietypową, gdyż z reguły zakwity częściej były obserwowane od strony Zatoki Gdańskiej.

Jeśli zmieni się pogoda – nie będzie gwałtownych burz i opadów deszczu, a co za tym idzie, nie będzie silnego mieszania się wody, wówczas zakwit, który obecnie wymieszany jest w toni, znów może podpłynąć ku powierzchni. Gdy zacznie wiać wiatr północno-wschodni, może przesunąć tę masę sinic również do trójmiejskich kąpielisk. Trudno jednak jednoznacznie określić, kiedy to będzie. Z reguły takie zakwity odnotowywano między 15-25 lipca. Zobaczymy, czy tak będzie i w tym roku.

Obecność sinic dyskwalifikuje nasze bałtyckie kąpieliska? Mówiła Pani niedawno, że nie powinniśmy na zakwity reagować zbyt histerycznie, natomiast przyznać należy, że sinic w Morzu Śródziemnym czy Adriatyku oraz w oceanach nie spotkamy…

To prawda, Morze Bałtyckie jest unikatowe. Ze względu na niskie zasolenie (średnie zasolenie w Bałtyku wynosi 7 prom. , natomiast średnie zasolenie innych mórz i oceanów wynosi ok. 35 prom.), występują tu organizmy, które dostosowały się do niższego lub, w porównaniu do wód śródlądowych – wyższego zasolenia. Gatunek Nodularia spumigena jest właśnie takim organizmem. Choć badania laboratoryjne wykazały, że niektóre szczepy mogą występować zarówno w niższym, jak i w wyższym zasoleniu, to właśnie zasolenie ok. 7 prom. jest dla niego optymalne.

W skali świata zakwity tej sinicy obserwowano jeszcze w Turcji i u wybrzeży Australii, ale tak naprawdę, to właśnie tu, w Bałtyku, ten organizm stanowi największe zagrożenie.

Nie oznacza to, że w innych morzach i ocenach nie występują toksyczne zakwity. W słonych wodach największe zagrożenie stanowią zakwity toksycznych okrzemek i bruzdnic, których z kolei nie obserwujemy w Bałtyku. Natomiast w wodach śródlądowych na całym świecie największe zagrożenie stanowią zakwity toksycznych gatunków sinic z rodzaju Microcystis, Dolichospermum lub Planktothrix.

Jednym z ostatnich smutnych doniesień z zeszłego roku była informacja o śmierci ponad 300 słoni w południowej Afryce z powodu wypicia wody, gdzie występował zakwit sinic.

Czego jeszcze nie wiemy o sinicach? Czy te bakterie mają jakiś pozytywny wpływ na życie w morzach? Oceanograf prof. Piskozub mówił, w kontekście zmian klimatu wpływających na Bałtyk, że mogą one być jednym z najmniejszych naszych problemów…

Sinice jako organizmy pionierskie, przystosowane do życia często w ekstremalnych warunkach, posiadają unikatowe szlaki metaboliczne. Wraz z rozwojem techniki i nowych metod badawczych, coraz więcej tajemnic sinic jesteśmy w stanie poznać, ale nadal wiele jeszcze jest do odkrycia. Ciągle poszukujemy związków, które można by wykorzystać w medycynie i farmacji.

Musimy jednak pamiętać, że pośrednio możemy przyczyniać się również do rozwoju tych organizmów, które nam szkodzą. Wzrost eutrofizacji, a także zmiany klimatu, przyczyniają się do masowego i niekontrolowanego rozwoju różnych mikroorganizmów, w tym sinic.