Mikroplastik kann die nächste Generation beeinträchtigen, ohne direkt von der Mutter auf den Nachwuchs übertragen zu werden
Neue Übersichtsarbeit fordert stichhaltigere Belege, bevor der Transfer von Mikroplastik von der Mutter auf ihre Nachkommen bei Wassertieren behauptet wird
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Mikroplastik und Nanoplastik kommen in Gewässern immer häufiger vor, was Bedenken aufkommen lässt, ob diese winzigen Partikel von exponierten Eltern auf deren Nachkommen übertragen werden können. Eine neue kritische Übersichtsarbeit warnt jedoch davor, bei der nächsten Generation beobachtete Schäden automatisch als Beweis dafür zu interpretieren, dass Kunststoffpartikel direkt von der Mutter auf die Nachkommen übertragen wurden.
Die in der Fachzeitschrift „New Contaminants“ veröffentlichte Übersichtsarbeit untersucht Belege aus aquatischen Organismen, darunter Wasserflöhe, Rädertierchen, Copepoden, Fische und Muscheln. Die Forscher schlagen ein Rahmenwerk zur Klassifizierung der Belege vor, das die tatsächliche partikuläre Übertragung von der Mutter auf die Nachkommen von intergenerationeller, multigenerationeller und transgenerationeller Toxizität unterscheidet.
„Wenn Nachkommen Entwicklungs- oder Fortpflanzungsveränderungen zeigen, nachdem ihre Eltern Mikroplastik ausgesetzt waren, ist man versucht, daraus zu schließen, dass die Partikel selbst vererbt wurden“, sagte der korrespondierende Autor Neng Yan. „Ähnliche Effekte können jedoch über verschiedene, sehr unterschiedliche biologische Wege entstehen. Die Unterscheidung dieser Wege ist unerlässlich, wenn wir die tatsächlichen Umweltrisiken verstehen wollen.“
Diese Unterscheidung ist wichtig, da die Exposition der Eltern die Nachkommen beeinflussen kann, selbst wenn Kunststoffpartikel niemals in eine Eizelle oder einen Embryo gelangen. Mikro(nano)kunststoffe können Fortpflanzungsorgane schädigen, die Eizellqualität und die Energieversorgung verändern, den Hormonhaushalt stören, oxidativen Stress auslösen oder das Darmmikrobiom der Eltern verändern. Embryonen können nach dem Laichen auch von außen mit Partikeln in Kontakt kommen.
Die Übersichtsarbeit ergab, dass direkte Belege für eine partikuläre Übertragung von der Mutter auf den Nachwuchs nach wie vor überraschend begrenzt sind. Bei der Wasserflohart Daphnia magna deuten Studien beispielsweise darauf hin, dass Nanopartikel Embryonen sowohl über die Brutkammer als auch über einen internen Weg vom Darm über den Eierstock zur Eizelle erreichen können. Eine Studie schätzte, dass etwa 88 % der Exposition der Embryonen über die Brutkammer erfolgte, während nur etwa 12 % mit dem internen Übertragungsweg in Verbindung standen.
Bei vielen anderen Organismen sind die Belege weniger eindeutig. Bei Fischen wurde die Exposition der Eltern mit Veränderungen beim Schlüpfen, beim Wachstum, bei der Herzfrequenz, bei der Fortpflanzung und im Verhalten der Nachkommen in Verbindung gebracht, doch wurde das direkte Eindringen mütterlicher Partikel in das Gewebe der Nachkommen nur selten mithilfe mehrerer unabhängiger Analysemethoden nachgewiesen.
Um die zukünftige Forschung zu stärken, schlagen die Autoren mehrere Mindestanforderungen vor, um einen echten mütterlichen Transfer nachweisen zu können. Partikel sollten mithilfe komplementärer Techniken direkt in Eiern, Embryonen oder im Gewebe der Nachkommen lokalisiert werden, während Experimente Oberflächenkontaminationen, das Austreten von Farbstoffen und Partikel, die im umgebenden Wasser mitgeführt werden, ausschließen sollten. Studien, die Auswirkungen auf nicht exponierte Generationen behaupten, sollten zudem Experimente mit „sauberen“ Generationen beinhalten.
Die Übersichtsarbeit beschreibt ferner biologische Mechanismen, die eine Verbindung zwischen der Exposition der Eltern und den Auswirkungen auf die Nachkommen herstellen könnten, darunter oxidativer und mitochondrialer Stress, Entzündungen, Apoptose, endokrine Störungen, epigenetische Veränderungen, Störungen des Mikrobioms sowie Wechselwirkungen zwischen Kunststoffen und anderen Schadstoffen.
Die Autoren argumentieren, dass die Umweltrisikobewertung über die Frage hinausgehen sollte, ob Partikel von der Mutter auf die Nachkommen übergehen können. Eine wichtigere ökologische Frage ist, ob die Exposition der Eltern letztendlich den Fortpflanzungserfolg, die Fitness der Nachkommen und die Erneuerung der Population beeinträchtigt.
Zukünftige Studien sollten daher umweltrealistischere Partikel verwenden, die Partikelidentifizierung verbessern, nicht exponierte Generationen beobachten und die Folgen von der Fortpflanzung der Eltern über das Wachstum der Nachkommen bis hin zu deren Fortpflanzungsfähigkeit nachverfolgen. Solche Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Mikroplastikforschung von einer Sammlung toxikologischer Beobachtungen in einen zuverlässigeren Rahmen zur Vorhersage ökologischer Risiken zu verwandeln.
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