Ecofisiologia degli elementi in tracce in vertebrati marini

I metalli sono naturalmente presenti negli ecosistemi: essi vengono rilasciati nei suoli tramite il weathering sulle rocce, o immessi in aria con le eruzioni vulcaniche.. Per sopravvivere  gli esseri viventi hanno evoluto sistemi per mantenere le concentrazioni di ioni metallici liberi nelle proprie cellule sotto certi limiti: un elaborato sistema di trasportatori per garantire la corretta distribuzione tra organi interni, cellule e comparti intracellulari, e sistemi di detossificazione per rimuovere metalli in concentrazioni maggiori da quelle richieste dall'organismo. I grandi vertebrati marini, nei livelli più alti della rete trofica, hanno sviluppato strategie fisiologiche tali da impedire che elevate concentrazioni di metalli possano determinare danni talvolta letali per l'organismo stesso. I meccanismi possono essere  una escrezione regolata , una la trasformazione chimica,  un accumulo in particolari compartimenti, la possibilità di formare legami con composti come le proteine, i polisaccaridi e gli aminoacidi.

Le ricerche su questi organismi permettono di ottenere informazioni importanti sul  comportamento degli elementi in tracce, offrono numerose informazioni riguardo la diffusione dei metalli pesanti, nell’ambiente e nei sistemi biologici e lungo la catena alimentare, oltre che riguardo ai meccanismi fisiologici che ne limitano l’eccessivo accumulo.

Ad esempio, per quanto riguarda il mercurio, elemento che per biomagnificazione si ritrova ad elevate concentrazioni nei predatori marini, sia i livelli totali che la proporzione tra mercurio organico ed inorganico variano a seconda dei diversi tessuti e dei gruppi zoologici presi in esame (Mammiferi, Pesci, Rettili). Nei mammiferi marini la diminuzione nelle proporzioni relative del mercurio organico da preda a predatore è stata considerata come una evidenza dell’esistenza di altri processi di detossificazione che sono basati sulla biotrasformazione del MeHg in forme inorganiche di “stoccaggio” meno tossiche con la formazione di cristalli Hg-Se in fegati di Cetacei Odontoceti e Pinnipedi. Questo processo di compartimentazione nel fegato con la formazione di granuli di tiemmannite (Hg-Se) è considerato l’adattamento fisiologico ad una dieta naturalmente ricca di mercurio e di selenio come alternativa ai normali sistemi di escrezione.

Su questa tematica le ricerche sono partite negli anno '80 con indagini sui livelli tissutali di Hg ed altri elementi in tracce in mammiferi ed uccelli marini nel Mediterraneo e sono poi continuate con studi comparativi mirati ad individuare le differenze ecofisiologiche tra le varie classi di vertebrati marini che possano spiegare la diversa capacità di stoccaggio ed eliminazione. L'attenzione è stata rivolta sia all'osservazione istologica per la valutazione delle differenze ultrastrutturali a livello degli organi di accumulo come il fegato  ma anche alla individuazione di un differente il comportamento biochimico in vitro del metilmercurio nel principale comparto di trasporto e scambio tra i vari organi e tessuti ovvero il sangue.