قامت هذه الدراسة بتقييم مدى فتك ودون فتك وسمية المنتجات التجاريةسيبرمثرينتم اختبار تركيبات مختلفة من السيبرمثرين على يرقات الضفادع. في الاختبار الحاد، تم اختبار تراكيز تتراوح بين 100 و800 ميكروغرام/لتر لمدة 96 ساعة. أما في الاختبار المزمن، فقد تم اختبار تراكيز السيبرمثرين الموجودة طبيعيًا (1، 3، 6، و20 ميكروغرام/لتر) لتحديد معدل النفوق، ثم تم إجراء اختبار النوى الصغيرة وفحص تشوهات نوى خلايا الدم الحمراء لمدة 7 أيام. بلغت قيمة LC50 لتركيبة السيبرمثرين التجارية على يرقات الضفادع 273.41 ميكروغرام/لتر. في الاختبار المزمن، أدى أعلى تركيز (20 ميكروغرام/لتر) إلى معدل نفوق يزيد عن 50%، حيث تسبب في نفوق نصف يرقات الضفادع المختبرة. أظهر اختبار النوى الصغيرة نتائج دالة إحصائيًا عند تركيزي 6 و20 ميكروغرام/لتر، كما تم الكشف عن العديد من التشوهات النووية، مما يشير إلى أن تركيبة السيبرمثرين التجارية لها قدرة سامة جينيًا على ضفدع P. gracilis. يشكل السيبرمثرين خطراً كبيراً على هذا النوع، مما يشير إلى أنه قد يسبب مشاكل متعددة ويؤثر على ديناميكيات هذا النظام البيئي على المدى القريب والبعيد. لذلك، يمكن الاستنتاج أن تركيبات السيبرمثرين التجارية لها آثار سامة على P. gracilis.
نتيجة للتوسع المستمر في الأنشطة الزراعية والتطبيق المكثف لـمكافحة الآفاتبسبب التدابير، تتعرض الحيوانات المائية بشكل متكرر للمبيدات الحشرية 1،2. يمكن أن يؤثر تلوث موارد المياه بالقرب من الحقول الزراعية على نمو وبقاء الكائنات غير المستهدفة مثل البرمائيات.
تكتسب البرمائيات أهمية متزايدة في تقييم البيئات المختلفة. وتُعتبر الضفادع مؤشرات حيوية جيدة للملوثات البيئية نظرًا لخصائصها الفريدة، مثل دورات حياتها المعقدة، ومعدلات نمو يرقاتها السريعة، وحالتها الغذائية، وجلدها النفاذ، واعتمادها على الماء للتكاثر، وبيضها غير المحمي. وقد ثبت أن ضفدع الماء الصغير (Physalaemus gracilis)، المعروف باسم الضفدع الباكي، يُعد مؤشرًا حيويًا لتلوث المبيدات. ويتواجد هذا النوع في المياه الراكدة، والمناطق المحمية، والمناطق ذات الموائل المتنوعة في الأرجنتين، وأوروغواي، وباراغواي، والبرازيل، ويُصنف ضمن الأنواع المستقرة وفقًا لتصنيف الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN) نظرًا لانتشاره الواسع وقدرته على التكيف مع مختلف الموائل.
تم الإبلاغ عن آثار دون مميتة في البرمائيات بعد تعرضها لمادة السايبرمثرين، بما في ذلك تغيرات سلوكية ومورفولوجية وكيميائية حيوية في الشراغيف23،24،25، وتغيرات في معدل الوفيات ووقت التحول، وتغيرات إنزيمية، وانخفاض في نسبة نجاح الفقس24،25، وفرط النشاط26، وتثبيط نشاط الكولينستراز27، وتغيرات في أداء السباحة7،28. ومع ذلك، فإن الدراسات التي تتناول الآثار السامة للسايبرمثرين على الجينات في البرمائيات محدودة. لذلك، من المهم تقييم مدى حساسية أنواع الضفادع عديمة الذيل للسايبرمثرين.
يؤثر التلوث البيئي على النمو والتطور الطبيعيين للبرمائيات، لكن أخطر آثاره الضارة هو تلف الحمض النووي الناتج عن التعرض للمبيدات الحشرية13. يُعد تحليل مورفولوجيا خلايا الدم مؤشرًا حيويًا هامًا للتلوث والسمية المحتملة لمادة ما على الأنواع البرية29. يُعد اختبار النوى الصغيرة أحد أكثر الطرق شيوعًا لتحديد السمية الجينية للمواد الكيميائية في البيئة30. وهو طريقة سريعة وفعالة وغير مكلفة، وتُعد مؤشرًا جيدًا للتلوث الكيميائي للكائنات الحية مثل البرمائيات31،32، ويمكن أن توفر معلومات حول التعرض للملوثات السامة جينيًا33.
كان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم السمية المحتملة لتركيبات السيبرمثرين التجارية على الشراغيف المائية الصغيرة باستخدام اختبار النوى الصغيرة وتقييم المخاطر البيئية.
معدل الوفيات التراكمي (%) لشرغوف P. gracilis المعرض لتركيزات مختلفة من السيبرمثرين التجاري خلال الفترة الحادة من الاختبار.
معدل الوفيات التراكمي (%) لشرغوف P. gracilis المعرض لتركيزات مختلفة من السيبرمثرين التجاري خلال اختبار مزمن.
كان ارتفاع معدل الوفيات الملحوظ نتيجةً لتأثيرات سامة على الجينات في البرمائيات المعرضة لتركيزات مختلفة من السيبرمثرين (6 و20 ميكروغرام/لتر)، كما يتضح من وجود النوى الدقيقة (MN) والتشوهات النووية في كريات الدم الحمراء. يشير تكوّن النوى الدقيقة إلى وجود أخطاء في الانقسام الخلوي، ويرتبط بضعف ارتباط الكروموسومات بالأنيبيبات الدقيقة، وعيوب في المركبات البروتينية المسؤولة عن امتصاص الكروموسومات ونقلها، وأخطاء في فصل الكروموسومات، وأخطاء في إصلاح تلف الحمض النووي38،39، وقد يكون مرتبطًا بالإجهاد التأكسدي الناجم عن المبيدات40،41. لوحظت تشوهات أخرى عند جميع التركيزات التي تم تقييمها. أدى ازدياد تركيزات السيبرمثرين إلى زيادة التشوهات النووية في كريات الدم الحمراء بنسبة 5% و20% عند أدنى جرعة (1 ميكروغرام/لتر) وأعلى جرعة (20 ميكروغرام/لتر) على التوالي. على سبيل المثال، قد تُؤدي التغيرات في الحمض النووي للأنواع إلى عواقب وخيمة على بقائها على المدى القريب والبعيد، مما يُسبب انخفاضًا في أعدادها، وتغيرًا في قدرتها على التكاثر، والتزاوج الداخلي، وفقدان التنوع الجيني، وتغيرًا في معدلات الهجرة. كل هذه العوامل تُؤثر على بقاء الأنواع واستمرارها42،43. قد يُشير تكوّن تشوهات في خلايا الدم الحمراء إلى خلل في انقسام السيتوبلازم، مما يُؤدي إلى انقسام غير طبيعي للخلايا (خلايا دم حمراء ثنائية النواة)44،45؛ أما النوى متعددة الفصوص فهي نتوءات من الغشاء النووي ذات فصوص متعددة46، بينما قد ترتبط تشوهات أخرى في خلايا الدم الحمراء بتضخيم الحمض النووي، مثل النوى الكلوية/الحويصلات النووية47. قد يُشير وجود خلايا دم حمراء عديمة النواة إلى ضعف نقل الأكسجين، خاصة في المياه الملوثة48،49. يُشير موت الخلايا المبرمج إلى موت الخلية50.
أظهرت دراسات أخرى التأثيرات السامة للسايبرمثرين على الجينات. فقد أثبت كابانا وآخرون51 وجود نوى دقيقة وتغيرات نووية، مثل الخلايا ثنائية النواة والخلايا الميتة، في خلايا الضفدع الأمريكي (Odontophrynus americanus) بعد تعريضها لتركيزات عالية من السايبرمثرين (5000 و10000 ميكروغرام/لتر) لمدة 96 ساعة. كما تم رصد موت الخلايا المبرمج الناتج عن السايبرمثرين في الضفدع الأمريكي (P. biligonigerus52) والضفدع الأمريكي (Rhinella arenarum53). تشير هذه النتائج إلى أن السايبرمثرين له تأثيرات سامة على الجينات في مجموعة واسعة من الكائنات المائية، وأن اختبار النوى الدقيقة واختبار ENA قد يكون مؤشرًا على التأثيرات دون المميتة على البرمائيات، وقد يكون قابلاً للتطبيق على الأنواع المحلية والسلالات البرية المعرضة للمواد السامة12.
تشكل التركيبات التجارية للسيبرمثرين خطرًا بيئيًا كبيرًا (على المستويين الحاد والمزمن)، حيث تتجاوز قيم المخاطر (HQs) فيها المستوى المحدد من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)⁵⁴، مما قد يؤثر سلبًا على الأنواع في حال وجودها في البيئة. في تقييم المخاطر المزمنة، بلغت قيمة NOEC للوفيات 3 ميكروغرام/لتر، مما يؤكد أن التركيزات الموجودة في الماء قد تشكل خطرًا على الأنواع⁵⁵. بلغت قيمة NOEC المميتة ليرقات R. arenarum المعرضة لمزيج من الإندوسلفان والسيبرمثرين 500 ميكروغرام/لتر بعد 168 ساعة؛ وانخفضت هذه القيمة إلى 0.0005 ميكروغرام/لتر بعد 336 ساعة. يوضح الباحثون أنه كلما طالت مدة التعرض، انخفضت التركيزات الضارة بالأنواع. من المهم أيضًا الإشارة إلى أن قيم NOEC كانت أعلى من تلك الخاصة بـ P. gracilis عند نفس مدة التعرض، مما يدل على أن استجابة الأنواع للسيبرمثرين تختلف باختلاف الأنواع. علاوة على ذلك، فيما يتعلق بمعدل الوفيات، بلغت قيمة مؤشر جودة الحياة (CHQ) لـ P. gracilis بعد التعرض للسايبرمثرين 64.67، وهي أعلى من القيمة المرجعية التي حددتها وكالة حماية البيئة الأمريكية54، كما كانت قيمة مؤشر جودة الحياة ليرقات R. arenarum أعلى من هذه القيمة (CHQ > 388.00 بعد 336 ساعة)، مما يشير إلى أن المبيدات الحشرية المدروسة تشكل خطرًا كبيرًا على العديد من أنواع البرمائيات. وبالنظر إلى أن P. gracilis يحتاج إلى حوالي 30 يومًا لإكمال التحول56، يمكن الاستنتاج أن تركيزات السايبرمثرين المدروسة قد تساهم في انخفاض أعدادها عن طريق منع الأفراد المصابة من الوصول إلى مرحلة البلوغ أو التكاثر في سن مبكرة.
في تقييم المخاطر المحسوبة للنوى الدقيقة وغيرها من تشوهات نواة كريات الدم الحمراء، تراوحت قيم CHQ بين 14.92 و97.00، مما يشير إلى أن السيبرمثرين يشكل خطرًا محتملاً على جينات P. gracilis حتى في بيئته الطبيعية. وبالنظر إلى معدل النفوق، بلغ الحد الأقصى لتركيز المركبات الغريبة التي يتحملها P. gracilis 4.24 ميكروغرام/لتر. ومع ذلك، أظهرت تراكيز منخفضة تصل إلى 1 ميكروغرام/لتر تأثيرات سامة على الجينات. قد يؤدي هذا إلى زيادة عدد الأفراد غير الطبيعية57 ويؤثر على نمو وتكاثر الأنواع في بيئاتها، مما يؤدي إلى انخفاض أعداد البرمائيات.
أظهرت التركيبات التجارية لمبيد الحشرات سيبرمثرين سمية حادة ومزمنة عالية تجاه P. gracilis. ولوحظت معدلات وفيات أعلى، يُرجح أن يكون سببها التأثيرات السامة، كما يتضح من وجود النوى الصغيرة وتشوهات نواة كريات الدم الحمراء، وخاصة النوى المسننة، والنوى المفصصة، والنوى الحويصلية. بالإضافة إلى ذلك، أظهر النوع المدروس زيادة في المخاطر البيئية، الحادة والمزمنة على حد سواء. أظهرت هذه البيانات، إلى جانب دراسات سابقة أجراها فريقنا البحثي، أن حتى التركيبات التجارية المختلفة من سيبرمثرين لا تزال تُسبب انخفاضًا في نشاط إنزيمي أستيل كولين إستراز (AChE) وبوتيريل كولين إستراز (BChE) والإجهاد التأكسدي58، مما أدى إلى تغيرات في نشاط السباحة وتشوهات فموية59 في P. gracilis، مما يشير إلى أن التركيبات التجارية من سيبرمثرين تتمتع بسمية مميتة ودون مميتة عالية لهذا النوع. (هارتمان وآخرون). أظهرت دراسة أجريت عام 2000 أن التركيبات التجارية لمبيد السايبرمثرين كانت الأكثر سمية لـ P. gracilis ونوع آخر من نفس الجنس (P. cuvieri) مقارنةً بتسعة مبيدات حشرية أخرى. يشير هذا إلى أن التركيزات المعتمدة قانونًا من السايبرمثرين لحماية البيئة قد تؤدي إلى ارتفاع معدلات النفوق وانخفاض أعداد الحشرات على المدى الطويل.
هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتقييم سمية المبيد على البرمائيات، إذ قد تتسبب التركيزات الموجودة في البيئة في ارتفاع معدلات النفوق وتشكل خطراً محتملاً على ضفدع P. gracilis. وينبغي تشجيع إجراء البحوث على أنواع البرمائيات، نظراً لقلة البيانات المتوفرة عنها، لا سيما فيما يتعلق بالأنواع البرازيلية.
استمر اختبار السمية المزمنة لمدة 168 ساعة (7 أيام) في ظروف ثابتة، وكانت التراكيز دون المميتة: 1، 3، 6، و20 ميكروغرام من المادة الفعالة لكل لتر. في كلتا التجربتين، تم تقييم 10 شرغوفات لكل مجموعة معالجة بستة تكرارات، ليصبح المجموع 60 شرغوفًا لكل تركيز. في الوقت نفسه، استُخدمت المعالجة بالماء فقط كعينة ضابطة سلبية. يتكون كل إعداد تجريبي من طبق زجاجي معقم بسعة 500 مل، وبكثافة شرغوف واحد لكل 50 مل من المحلول. غُطي الطبق بغشاء من البولي إيثيلين لمنع التبخر، وتم تهويته باستمرار.
تم تحليل الماء كيميائيًا لتحديد تركيزات المبيدات عند 0 و96 و168 ساعة. ووفقًا لسابين وآخرون (68) ومارتينز وآخرون (69)، أُجريت التحليلات في مختبر تحليل المبيدات (LARP) التابع للجامعة الفيدرالية في سانتا ماريا باستخدام تقنية كروماتوغرافيا الغاز المقترنة بمطياف الكتلة ثلاثي الأقطاب (Varian، طراز 1200، بالو ألتو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية). ويُعرض التحديد الكمي للمبيدات في الماء في الملحق (الجدول SM1).
في اختبار النوى الصغيرة (MNT) واختبار شذوذ نواة خلايا الدم الحمراء (RNA)، تم تحليل 15 شرغوفًا من كل مجموعة علاجية. تم تخدير الشراغيف باستخدام ليدوكايين 5% (50 ملغم/غ)، وجُمعت عينات الدم عن طريق بزل القلب باستخدام محاقن معقمة تحتوي على الهيبارين. حُضّرت مسحات الدم على شرائح مجهرية معقمة، وجُففت هوائيًا، وثُبّتت بميثانول 100% (4 درجات مئوية) لمدة دقيقتين، ثم صُبغت بمحلول جيمسا 10% لمدة 15 دقيقة في الظلام. في نهاية العملية، غُسلت الشرائح بالماء المقطر لإزالة الصبغة الزائدة وجُففت في درجة حرارة الغرفة.
تم تحليل ما لا يقل عن 1000 خلية دم حمراء من كل شرغوف باستخدام مجهر بقوة تكبير 100× وعدسة موضوعية 71 لتحديد وجود النوى الدقيقة (MN) والأجسام النووية القابلة للاستخراج (ENA). وتم تقييم ما مجموعه 75796 خلية دم حمراء من الشراغيف مع مراعاة تركيزات السيبرمثرين وعينات التحكم. وتم تحليل السمية الجينية وفقًا لطريقة كاراسكو وآخرون وفينيتش وآخرون38،72 من خلال تحديد تردد الآفات النووية التالية: (1) خلايا عديمة النواة: خلايا بدون نواة؛ (2) خلايا ميتة مبرمجة: تفتت النواة، موت خلوي مبرمج؛ (3) خلايا ثنائية النواة: خلايا تحتوي على نواتين؛ (4) براعم نووية أو خلايا ذات نتوءات نووية: خلايا ذات نواة مع بروزات صغيرة من الغشاء النووي، نتوءات مشابهة في الحجم للنوى الدقيقة؛ (5) خلايا متحللة النواة: خلايا تحتوي فقط على محيط النواة بدون مادة داخلية. (6) الخلايا ذات الشقوق: خلايا ذات أنوية بها شقوق أو فجوات واضحة في شكلها، وتُسمى أيضًا أنوية كلوية الشكل؛ (7) الخلايا المفصصة: خلايا ذات بروزات نووية أكبر من الحويصلات المذكورة سابقًا؛ و(8) الخلايا الدقيقة: خلايا ذات أنوية مكثفة وسيتوبلازم منخفض. وقد قورنت هذه التغيرات بنتائج المجموعة الضابطة السالبة.
تم تحليل نتائج اختبار السمية الحادة (LC50) باستخدام برنامج GBasic وطريقة TSK-Trimmed Spearman-Karber74. خضعت بيانات اختبار السمية المزمنة لاختبارات مسبقة للتأكد من توزيع الخطأ الطبيعي (اختبار Shapiro-Wilks) وتجانس التباين (اختبار Bartlett). تم تحليل النتائج باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA). استُخدم اختبار Tukey لمقارنة البيانات فيما بينها، واختبار Dunnett لمقارنة البيانات بين مجموعة العلاج ومجموعة التحكم السلبية.
تم تحليل بيانات LOEC وNOEC باستخدام اختبار دونيت. أُجريت الاختبارات الإحصائية باستخدام برنامج Statistica 8.0 (StatSoft) بمستوى دلالة 95% (p < 0.05).
تاريخ النشر: 13 مارس 2025