Korallenriffe wandeln Sonnenschutzmittel in ein Gift um, das sie tötet

Medizinische Behörden haben Jahre damit verbracht, Menschen davon zu überzeugen, Sonnenschutzmittel zu verwenden, um ihre Exposition gegenüber UV-Strahlen zu reduzieren. Diese Bemühungen hatten jedoch einen Rückschlag, da mehrere Websites Strandbesuchern kürzlich die Verwendung von Sonnenschutzmitteln untersagten. Das Verbot trat in Kraft, nachdem festgestellt wurde, dass lokale Gewässer hohe Konzentrationen einiger Chemikalien enthalten, die in Sonnenschutzmitteln enthalten sind und mit einer verringerten Gesundheit der nahe gelegenen Korallenriffe in Verbindung gebracht wurden.

Mehrere Studien haben gezeigt, dass ein Bestandteil von Sonnenschutzmitteln, eine Chemikalie namens Oxybenzon, die Wurzel des Problems ist. Aber der Mechanismus, durch den Oxybenzon Korallen schädigen kann, war nicht klar. Ohne dieses Verständnis ist es schwierig festzustellen, welche Sonnenschutzmittel ein Risiko darstellen können.

Nun haben Forscher der Stanford University das Problem identifiziert. Korallen wandeln Oxybenzon von einer Chemikalie, die UV-Licht harmlos absorbieren kann, in eine Chemikalie um, die biologische Moleküle zerstört, nachdem sie UV-Licht ausgesetzt wurden. Und es gibt Hinweise darauf, dass Korallenbleiche die Situation verschlimmert, weil Korallen weniger in der Lage sind, Exposition zu tolerieren.

Das sollte kein Problem sein

Anstatt mit langsam wachsenden Korallen zu arbeiten, arbeiteten die Forscher hauptsächlich an ihrer evolutionären Verwandten, der Anemone. Und sie begannen einfach mit der Behauptung, dass Oxybenzon auch bei diesen Organismen ein Problem sei, indem sie das Wachstum unter verschiedenen Bedingungen testeten. Gesunde Anemonen, die dem Tag-Nacht-Lichtzyklus mit UV-Licht ausgesetzt waren, wuchsen gut. Aber wenn man Oxybenzon hinzufügt, dauert es über zwei Wochen, bis alle Anemonen sterben.

Seltsamerweise hatte Oxybenzon ohne den Tag-Nacht-Zyklus jedoch keinen Einfluss auf das Überleben der Anemone. Es brauchte sowohl chemisches Licht als auch ultraviolettes Licht, um die Tiere zu töten. Dieses Ergebnis ist unlogisch. Wir verwenden Oxybenzon speziell als Sonnenschutzmittel, weil es in der Lage ist, Energie von UV-Strahlen ohne Schaden abzuleiten. Bei diesen Tieren verwandelten ultraviolette Strahlen die Chemikalie jedoch in einen Killer.

Daher stellten die Forscher die Hypothese auf, dass Oxybenzon nicht der Mörder war. Viele Chemikalien kommen, sobald sie sich in Zellen befinden, mit Enzymen in Kontakt, die Reaktionen mit ihnen katalysieren, was zu einer assoziierten, aber unterschiedlichen Chemikalie führt. In einigen Fällen ist dies auf die Verwendung von Enzymen zur Entgiftung einer Gruppe verwandter Chemikalien zurückzuführen. In anderen Fällen handelt es sich um einen Unfall, der durch zwei Chemikalien verursacht wurde, die ziemlich ähnlich aussehen. Was auch immer die Ursache ist, die Chemikalie, die in die Zellen gelangt, ist möglicherweise nicht die Chemikalie, die das Verhalten der Zellen verändert (dies ist häufig bei Medikamenten der Fall).

Um zu sehen, ob das hier der Fall war, setzten die Forscher Anemonen 18 Stunden lang Oxybenzon aus, zermahlten sie und suchten nach verwandten Chemikalien in ihrem Inhalt. Sie fanden heraus, dass der größte Teil der Chemikalie mit daran gebundener Glukose endete.

In Reagenzgläsern geht Oxybenzon keine Reaktionen ein, die Biomoleküle zu schädigen scheinen. Aber sobald Glukose abgegeben wird, treibt UV-Licht die Glukose-gebundene Form in eine chemische Veränderung einiger Biomoleküle. Dies geschah katalytisch, was bedeutet, dass dabei kein Glucose-Oxybenzon verbraucht wurde. Dies bedeutet, dass es nicht viel braucht, um erheblichen Schaden zu verursachen.

Es wird schlimmer

Bei der Suche nach chemischen Derivaten von Oxybenzon stellten die Forscher fest, dass sich der größte Teil der Substanz nicht in den Anemonenzellen befand. Stattdessen kommt es in symbiotischen Mikroorganismen vor, die mit Anemonen assoziiert sind. Dieses Ergebnis legte bis zu einem gewissen Grad nahe, dass die Anwesenheit von Symbionten Anemonen vor den toxischen Wirkungen von modifiziertem Oxybenzon schützt.

Um dies zu bestätigen, griffen sie auf eine Korallenart zurück, die einen Bleichprozess durchlaufen kann, was den Verlust mikrobieller Symbionten bedeutet. Wenn es vorhanden war, nahmen die Symbionten genug Glukose-Oxybenzon auf, um die Korallen vollständig vor potenziell tödlichen Wirkungen von UV-Strahlen zu schützen (tatsächlich bot jedes unmodifizierte Oxybenzon wahrscheinlich einen gewissen Schutz). Aber in einer gebleichten Version derselben Koralle ist Glucose-Oxybenzon wieder tödlich. Dieser Befund erhöht das Risiko, dass Sonnenschutzmittel nach einer Korallenbleiche besonders gefährlich sind.

Die Forscher vermuten, dass dies alles ein schwerer Unfall sein könnte. Das Enzym, das dieser Chemikalie Glukose hinzufügt, hat sich möglicherweise entwickelt, um die Toxine löslicher und damit leichter loszuwerden. Und die Tatsache, dass Oxybenzon UV-Licht hervorragend absorbiert, macht es zu einem großartigen Sonnenschutzmittel, und Sie werden diese Energie wahrscheinlich auf unglückliche Weise nutzen, sobald Sie es modifiziert haben.

Die gute Nachricht ist, dass wir jetzt, da wir den Wirkmechanismus identifiziert haben, eine bessere Chance haben, andere Chemikalien zu entdecken, die ähnliche Probleme verursachen können. Dieses Wissen kann es uns ermöglichen, Sonnenschutzmittel zu entwickeln, bei denen diese unerwarteten Nebenwirkungen weniger wahrscheinlich sind.

Science, 2022. DOI: 10.1126/science.abn2600 (über DOIs).

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