Los corales y las anémonas de mar convierten el protector solar en toxinas: entender cómo podría ayudar a salvar los arrecifes de coral.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original, que se publicó el 5 de mayo de 2022.

Las botellas de protector solar suelen estar etiquetadas como "aptas para los arrecifes" y "seguras para los corales". Estas afirmaciones generalmente significan que las lociones reemplazaron la oxibenzona (una sustancia química que puede dañar los corales) por algo más. Pero, ¿son estos otros químicos realmente más seguros para los arrecifes que la oxibenzona?

Esta pregunta nos llevó a nosotros, dos químicos ambientales, a asociarnos con biólogos que estudian las anémonas de mar como modelo para los corales. Nuestro objetivo era descubrir cómo el protector solar daña los arrecifes para poder comprender mejor qué componentes de los protectores solares son realmente "seguros para los corales".

En nuestro nuevo estudio, publicado en Science, descubrimos que cuando los corales y las anémonas de mar absorben oxibenzona, sus células la convierten en fototoxinas, moléculas que son inofensivas en la oscuridad pero que se vuelven tóxicas bajo la luz del sol.

Proteger a las personas, dañar los arrecifes

La luz del sol está formada por muchas longitudes de onda de luz diferentes. Las longitudes de onda más largas, como la luz visible, suelen ser inofensivas. Pero la luz en longitudes de onda más cortas, como la luz ultravioleta, puede atravesar la superficie de la piel y dañar el ADN y las células. Los protectores solares, incluida la oxibenzona, funcionan absorbiendo la mayor parte de la luz ultravioleta y convirtiéndola en calor.

Los arrecifes de coral de todo el mundo han sufrido en las últimas décadas el calentamiento de los océanos y otros factores estresantes. Algunos científicos pensaron que los protectores solares que salen de los nadadores o de las descargas de aguas residuales también podrían estar dañando los corales. Realizaron experimentos de laboratorio que demostraron que concentraciones de oxibenzona tan bajas como 0,14 mg por litro de agua de mar pueden matar el 50% de las larvas de coral en menos de 24 horas. Si bien la mayoría de las muestras de campo suelen tener concentraciones más bajas de protector solar, un arrecife popular para practicar snorkel en las Islas Vírgenes de EE. UU. tenía hasta 1,4 mg de oxibenzona por litro de agua de mar, más de 10 veces la dosis letal para las larvas de coral.

Probablemente inspirados por esta investigación y una serie de otros estudios que muestran daños a la vida marina, los legisladores de Hawái votaron en 2018 para prohibir la oxibenzona y otro ingrediente de los protectores solares. Poco después, los legisladores de otros lugares con arrecifes de coral, como las Islas Vírgenes, Palau y Aruba, implementaron sus propias prohibiciones.

Todavía existe un debate abierto sobre si las concentraciones de oxibenzona en el medio ambiente son lo suficientemente altas como para dañar los arrecifes. Pero todo el mundo está de acuerdo en que estas sustancias químicas pueden causar daños en determinadas condiciones, por lo que es importante comprender su mecanismo.

Protector solar o toxina

Si bien la evidencia de laboratorio había demostrado que el protector solar puede dañar los corales, se habían realizado muy pocas investigaciones para entender cómo. Algunos estudios sugirieron que la oxibenzona imita las hormonas, alterando la reproducción y el desarrollo. Pero otra teoría que nuestro equipo encontró particularmente intrigante fue la posibilidad de que el protector solar se comportara como una toxina activada por la luz en los corales.

Para probar esto, utilizamos las anémonas de mar que crían nuestros colegas como modelo para los corales. Las anémonas de mar y los corales están estrechamente relacionados y comparten muchos procesos biológicos, incluida una relación simbiótica con las algas que viven en ellos. Es extremadamente difícil realizar experimentos con corales en condiciones de laboratorio, por lo que las anémonas suelen ser mucho mejores para estudios de laboratorio como el nuestro.

Colocamos 21 anémonas en tubos de ensayo llenos de agua de mar debajo de una bombilla que emite todo el espectro de la luz solar. Cubrimos cinco de las anémonas con una caja hecha de acrílico que bloquea las longitudes de onda exactas de la luz ultravioleta que la oxibenzona normalmente absorbe e interactúa. Luego expusimos todas las anémonas a 2 mg de oxibenzona por litro de agua de mar.

Las anémonas debajo de la caja de acrílico fueron nuestras muestras "oscuras" y las que estaban fuera de ella, nuestras muestras "claras" de control. Las anémonas, como los corales, tienen una superficie translúcida, por lo que si la oxibenzona actuara como fototoxina, los rayos ultravioleta que inciden en el grupo claro desencadenarían una reacción química y matarían a los animales, mientras que el grupo oscuro sobreviviría.

Realizamos el experimento durante 21 días. El día seis, murió la primera anémona del grupo ligero. Para el día 17, todos habían muerto. En comparación, ninguna de las cinco anémonas del grupo oscuro murió durante las tres semanas completas.

El metabolismo convierte la oxibenzona en fototoxinas

Nos sorprendió que un protector solar se comportara como una fototoxina dentro de las anémonas. Realizamos un experimento químico con oxibenzona y confirmamos que, por sí solo, se comporta como un protector solar y no como una fototoxina. Sólo cuando las anémonas absorbieron la sustancia química se volvió peligrosa bajo la luz.

Cada vez que un organismo absorbe una sustancia extraña, sus células intentan deshacerse de la sustancia mediante diversos procesos metabólicos. Nuestros experimentos sugirieron que uno de estos procesos estaba convirtiendo la oxibenzona en una fototoxina.

Para probar esto, analizamos las sustancias químicas que se formaron dentro de las anémonas después de exponerlas a la oxibenzona. Descubrimos que nuestras anémonas habían reemplazado parte de la estructura química de la oxibenzona (un átomo de hidrógeno específico en un grupo alcohol) con un azúcar. Reemplazar los átomos de hidrógeno de los grupos alcohol con azúcares es algo que las plantas y los animales hacen comúnmente para hacer que las sustancias químicas sean menos tóxicas y más solubles en agua, de modo que sean más fáciles de excretar.

Pero cuando se elimina este grupo de alcohol de la oxibenzona, la oxibenzona deja de funcionar como protector solar. En cambio, retiene la energía que absorbe de la luz ultravioleta y desencadena una serie de reacciones químicas rápidas que dañan las células. En lugar de convertir el protector solar en una molécula inofensiva y fácil de excretar, las anémonas convierten la oxibenzona en una potente toxina activada por la luz solar.

Cuando realizamos experimentos similares con corales tipo hongo, encontramos algo sorprendente. Aunque los corales son mucho más vulnerables a los factores estresantes que las anémonas de mar, no murieron por la exposición a la oxibenzona ni a la luz durante todo nuestro experimento de ocho días. El coral produjo las mismas fototoxinas a partir de oxibenzona, pero todas las toxinas se almacenaron en las algas simbióticas que vivían en el coral. Las algas parecieron absorber los subproductos fototóxicos y, al hacerlo, probablemente protegieron a sus corales huéspedes.

Sospechamos que los corales habrían muerto a causa de las fototoxinas si no tuvieran sus algas. No es posible mantener vivos los corales sin algas en el laboratorio, por lo que hicimos algunos experimentos con anémonas sin algas. Estas anémonas murieron aproximadamente dos veces más rápido y tenían casi tres veces más fototoxinas en sus células que las mismas anémonas con algas.

Blanqueamiento de corales, protectores solares 'seguros para los arrecifes' y seguridad humana

Creemos que hay algunas conclusiones importantes de nuestro esfuerzo por comprender mejor cómo la oxibenzona daña los corales.

En primer lugar, los eventos de blanqueamiento de corales –en los que los corales expulsan sus algas simbióticas debido a las altas temperaturas del agua de mar u otros factores estresantes– probablemente dejen a los corales particularmente vulnerables a los efectos tóxicos de los protectores solares.

En segundo lugar, es posible que la oxibenzona también sea peligrosa para otras especies. En nuestro estudio, descubrimos que las células humanas también pueden convertir la oxibenzona en una fototoxina potencial. Si esto sucede dentro del cuerpo, donde no llega la luz, no hay problema. Pero si esto ocurre en la piel, donde la luz puede crear toxinas, podría ser un problema. Estudios anteriores han sugerido que la oxibenzona podría plantear riesgos para la salud de las personas, y algunos investigadores han pedido recientemente que se realicen más investigaciones sobre su seguridad.

Finalmente, los químicos utilizados en muchos protectores solares alternativos “seguros para los arrecifes” contienen el mismo grupo de alcohol que la oxibenzona, por lo que también podrían convertirse en fototoxinas.

Esperamos que, en conjunto, nuestros resultados conduzcan a protectores solares más seguros y ayuden a informar los esfuerzos para proteger los arrecifes.

Escrito por Djordje Vuckovic, candidato a doctorado en Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Stanford, y Bill Mitch, Profesor de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Stanford.