Biotest

Biotest- materiał biologiczny stanowi urządzenie kontrolno-pomiarowe. Eksperymentalna próbka biologiczna, której celem jest wykazanie obecności substancji toksycznych w środowisku albo poznania jej szkodliwości poprzez ilościowe oszacowanie jej wpływu na żywy organizm ( porównanie z próba kontrolną).

Organizm testowy musi odpowiadać wielu surowym wymaganiom dotyczącym m.in. ciągłej dostępności i jednorodności genetycznej. Ciągłość można osiągnąć poprzez:

- prowadzenie stałej hodowli organizmów testowych

- można kupować bioindykatory

Obecnie są gotowe testy w postaci pakietów, pozwalają na ocenę toksyczności badanych prób w krótkim czasie. Zawierają formy kryptobiotyczne bioindykatorów ( pochodzą ze standardowej hodowli), mogą być długo przechowywane i w razie potrzeby w krótkim czasie przygotowywane do testu.

3 sposoby przeprowadzania biotestu:

1- testy toksyczności realizowane w laboratorium- substancja toksyczna wprowadzona do czystej wody lub osadu- źródło informacji na temat toksyczności danej substancji w kontrolowanych warunkach

2-testy przeprowadzone In situ, z wykorzystaniem populacji organizmów żyjących w warunkach naturalnych

3- testy prowadzone w laboratorium- toksyczność próbek porównywana z toksycznością próbek wzorcowych

Biotesty mogą być realizowane w warunkach

- statycznych - woda nie podlega wymianie w trakcie trwania testu

- półstatyczne -wymiana wody następuje w określonych odstępach czasu (np. testy z wykorzystaniem skorupiaka Daphnia magna)

-dynamiczne -przy stałej wymianie wody, podczas testów wykonywanych w mezosystemach, in situ głównie z wykorzystaniem ryb

Podział biotestów ze względu na udział :

- z udziałem roślin

- z udziałem bakterii

- z udziałem zwierząt

Badanie toksyczności z wykorzystaniem testów oparte na użyciu roślin naczyniowych przeprowadza się głównie w stosunku pestycydów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) i metali ciężkich.

Makrofity są bardzo rzadko stosowane w testach na toksyczność. Jeżeli jednak grupa ta się pojawia, to badania najczęściej dotyczą rzęsy wodnej (Lemna minor i Lemna gibba)- jest to gatunek reprezentatywny dla roślin naczyniowych.

Rzęsa charakterystyka:

-gatunek swobodnie pływający

-nie potrzebuje zakorzenienia

-ma małe rozmiary

-łatwa hodowla

-krótki czas rozmnażania ( od 1do 4 dni liczebność populacji może się podnieść dwukrotnie)

Wszystkie te cechy decydują o wykorzystaniu tego gatunku jako materiał biologiczny.

Poza rzęsą wodna wykorzystuje się też jako fitotest :

-glony (zielenice, sinice, okrzemki)

-ukorzenione makrolity ( roślina i jej nasiona) wodne i lądowe

Reprezentują organizmy o szczególnym znaczeniu dla swoich siedlisk naturalnych ponieważ :

• dostarczają tlen

• zapewniają obieg materii organicznej

• kontrolują jakość wody oraz równowagę gleb i osadów dennych

• zapewniają pożywienie, schronienie, siedlisko życia innym organizmom (insektom, bezkręgowcom, rybom, płazom, ptakom i ssakom)

Zmiany zachodzące w roślinach mogą bezpośrednio wpływać na strukturę i funkcjonalność całego ekosystemu.

Zazwyczaj popularnym sposobem wykorzystania roślin do oceny jakości środowiska wodnego był monitoring In situ. Rośliny wodne stosowano do usuwania zawiesin, metali ciężkich, składników odżywczych (azotu, fosforu), toksycznych związków organicznych jak i bakterii z odcieków powstających podczas odwadniania kopalni, składowisk odpadów, pól uprawnych i kanalizacji burzowych. Niedawno zaś znalazły zastosowanie do oceny zagrożenia wynikającego z zanieczyszczenia wodnego.

Zastosowanie alg

Wybór gatunku glonu do danego testu zależy od jego dostępności, wymagań hodowli i łatwości użycia. Zaleca się stosowanie mikroalg ( w postaci mikrotestu). Na podstawie tych kryteriów zaleca się stosowanie mikroalg ( mikrobiotesty). Najczęściej testowane należą do gatunku zielenic. Są to:

- Selenastrum capricornum

- Scenedesmus quadricanda

- S. subspicatus

Sinice i okrzemki są rzadziej stosowane ze względu na ich powolny wzrost i wymagające warunki hodowli

Cytomeria przepływowa

Szybka metoda pomiaru ilości komórek w przepływającym medium, umożliwiając pominięcie ograniczeń tradycyjnej metody takich jak :

• wysoka, niemożliwa do osiągnięcia w warunkach naturalnych gęstość komórkowa, co prowadzi do starzenia się gatunku

• brak technik umożliwiających liczenie komórek i jednoznaczne rozróżnienie pomiędzy żyjącymi i martwymi, a także zawieszona materią

• niemożność wyznaczenia w czasie więcej, niż jednego parametru charakterystycznego dla gatunku

• niemożność uzyskania informacji o mechanizmie toksycznego działania zanieczyszczeń

Cechy mikroalg przydatne w analizie :

• Budowa ( pojedyncze komorki )

• zawartosc fotosynteycznego barwnika (chlorofil a, wzbudzany pod wpływem światła niebieskiego)

Immobilizacja

Unieruchomienie materiału biologicznego na specjalnym podłożu

• zapobiega wymyciu komórek

• spożyciu przez zwierzęta roślinożerne.

Tak przygotowane hodowle utrzymują stałość procesów oddychania i fotosyntezy, a po 12 miesiącach przechowywania ich w ciemności i temperaturze 4 st.C. Powracają do normalnego wzrostu.

Dotychczas immobilizowane komórki alg stosowano głównie w procesach oczyszczania wód ściekowych z metali ciężkich, związków azotu i fosforu. Ostatnio rozpoczęto badania nad ich wykorzystaniem do kontroli jakości wody stosowanej podczas hodowli ryb.

Tab. Zastosowanie wybranych alg w testach służących do oceny toksyczności próbek środowiskowych

Na podstawie zależności: dawka - odpowiedź wyznaczyć można wartości wskaźników bądące ilościową miarą toksyczności badanej substancji. Siłą toksycznego oddziaływania na organizmy żywe określają takie wskaźniki jak EC25 lub EC50 (ang.Effective Concentration) oraz ED25 lub ED50 (ang. Effective Dose), czyli stężenie danej toksyny w środowisku lub jej dawka, która wywołuje określony efekt biologiczny w wysokości 25% lub 50% jego maksymalnej wartości. Innym stosowanym wskaźnikiem jest wskaźnik IC50 (ang. Inhibition Concentration) - czyli stężenie

czynnika toksycznego w środowisku, które powoduje osłabienie (zahamowanie) o połowę danego procesu, np. wzrostu.

---