Zanieczyszczenia: CO2 działa bezpośrednio na komórki

Zbyt duża obecność CO2  w atmosferze może mieć również bezpośrednie konsekwencje dla … organizmów żywych! Powietrze, takie jakie prawdopodobnie będzie w 2100 roku, uczyni nasze komórki bardziej wrażliwymi na toksyczność tlenu. A stężenie dwutlenku węgla w powietrzu, czyli CO2 , nie przestaje wzrastać, i to mimo tych wszystkich wysiłków, które zostały podjęte, aby ograniczyć jego emisję.

Dzisiaj, atmosferyczne stężenie CO2, to 389 części na milion (ppm) lub 0,039%. Według oszacowań najbardziej ekstremalnych, liczba ta może osiągnąć nawet 1.000 ppm (0,1%) w 2100 roku.

Jeśli więc efekty ocieplenia globalnego są dość łatwe do przewidzenia, to nie wiemy nic, niestety, na temat bezpośrednich efektów takiego wzrostu koncentracji tego gazu na organizmy żywe. Naukowcy znają już szkodliwe działanie CO2 na komórki, ale jedynie w najwyższych stężeniach.

Escherichia coli nie za bardzo lubi CO2

Stwierdzono też, że na poziomie między 1% a 10%, dwutlenek węgla ma konsekwencje dla reakcji biochemicznych zachodzących w komórkach, co prowadzi przede wszystkim do zwiększenia stresu oksydacyjnego, zapalenia płuc u myszy oraz do zwiększenia wirulencji niektórych bakterii patogennych.

Aby poznać działanie dwutlenku węgla w stężeniu dziesięć razy większym, podobnym do tego, jakie zapowiada się na przyszły wiek, zostało zrealizowane pewno badanie. Przeprowadzili je naukowcy z CNRS, przy instytucie mikrobiologii Uniwersytetu Méditerranée w Marsylii (Francja). Zespołem badawczym kierował Sam Dukan.

Badacze sprawdzili na bakterii Escherichia coli różne stężenia CO2 w powietrzu (między 40 a 1.000 ppm, czyli między 0,004 i 0,1%). Hodowane w środowisku płynnym, bakterie zdają nie za bardzo doceniać najwyższe ilości CO2.

W rzeczywistości, ilość kolonii bakteryjnych otrzymywanych w hodowli zmniejsza się proporcjonalnie do rosnącego stężenia CO2 w powietrzu. Jednakże, toksyczność tę zaobserwowano jedynie w obecności drugiego czynnika: nadtlenku wodoru (albo woda utleniona, H2O2), czyli reaktywnej formy tlenu.

Reaktywne formy tlenu są znane z tego, iż przez oksydację uszkadzają makrocząsteczki komórkowe, przede wszystkim wytwarzając mutacje w DNA, co może sprowokować pojawienie się nowotworów. Zresztą, w badaniach in vitro zostało już wykazane, że reaktywne formy tlenu reagują również z dwoma postaciami pochodzącymi od CO2, rozpuszczonymi w wodzie (z jonami węglanu CO32-  oraz jonami wodorowęglanu HCO3-), i tworzą przede wszystkim rodnik węglanowy (CO3•-), który jest również molekułą reaktywną.

Tym razem, badacze dowiedli, że reakcja jest taka sama in vivo, w komórce.

Oksydacja preferencyjna

W ten sposób, naukowcy stwierdzili, że wzrost stężenia CO2 wywołuje nie tylko zwiększenie poziomu śmierci komórkowej, ale również zwiększenie częstości pojawiania się mutacji DNA, kiedy obecne są reaktywne formy tlenu.

Ale na odwrót do reaktywnych form tlenu, które atakują każdy rodzaj makrocząsteczki, CO3•- posiada swoje ulubione cele, takie jak zmiana guaniny w 8-oksoguaninę (bardziej niż działanie na trzech pozostałych bazach DNA).

Rezultaty tych badań, opublikowane w przeglądzie EMBO reports, pokazują, że zwiększenie ilości CO2 w atmosferze jest potencjalnie niebezpieczene dla wszystkich żywych organizmów, które będą w ten sposób bardziej wrażliwe na szkodliwe działanie tlenu.

Badacze chcą teraz spróbować, czy uda im się skorelować pojawianie się chorób związanych ze stresem oksydacyjnym u myszy oraz ze stężeniem atmosferycznym CO2.