Analisi multigenerazionale degli effetti di composti perfluorurati (PFAS) su Chironomus riparius (insetti, ditteri): parametri di variabilità genetica e di life-history

Studi specifici su C. riparius sono stati condotti utilizzando l'approccio multigenerazionale. Postma et al. (1994) hanno condotto un test di esposizione al cadmio (Cd) per 9 generazioni consecutive. Lo scopo del lavoro era di investigare quali parametri di life-traits risultano alterati dalla presenza del metallo. A tal fine 4 popolazioni sono state esposte per 9 generazioni a concentrazioni crescenti di Cd pari a 1.9, 6.1 e 17.9 µg/l: per dare realismo all'esperimento sono state mantenute concentrazioni di esposizioni dello stesso ordine di grandezza di quelle ambientali. Gli effetti del metallo sono stati analizzati su diversi life-traits, quali tasso di sopravvivenza, Population Growth Rate (PGR), durata di vita degli adulti, numero di cordoni di uova deposti e numero medio di uova per femmina. Nelle prime generazioni sono stati rilevati valori decrescenti di PGR e una mortalità maggiore; è stato inoltre notato che tali effetti insorgono tanto prima nelle generazioni quanto maggiore è la concentrazione del Cd. Nelle ultime generazioni è stato registrato un aumento del PGR, dovuto soprattutto ad un incremento dei parametri riproduttivi. Questi risultati sono in linea con la life history theory, secondo cui in risposta ad un decremento della sopravvivenza e del successo riproduttivo si verifica uno sviluppo più rapido e uno sforzo riproduttivo maggiore. L'assenza di effetti su alcuni life-traits è stata ipoteticamente attribuita ad una bassa variabilità genetica iniziale della popolazione e all'effetto dell'inbreeding durante il test.
Altri lavori basati su approcci multigenerazionali si sono proposti di affiancare l'analisi genetica a quella degli end-points fenotipici.
Lo scopo di tali studi è di verificare se la variabilità genetica di una popolazione diminuisce in seguito all'esposizione a contaminanti e, se questa riduzione causa degli effetti negativi a lungo termine sulla sopravvivenza stessa della popolazione (van Straalen e Timmermans, 2002). In particolare negli studi di Novak et al. (2006), sono stati indagati gli effetti sub letali indotti da esposizione a tributilstagno e al cadmio su life-traits e parametri di variabilità genetica. Per valutare l'evoluzione della variabilità genetica delle popolazioni esposte, Novak et al. (2006) ha isolato come marcatori genetici 5 loci microsatelliti utilizzati per C. riparius e Chironomus piger, definendo i protocolli di applicazione. In Novak et al. (2009) è stato evidenziato come l'esposizione al tributilstagno a concentrazione nominale di 160 µg Sn/kg in peso secco nel sedimento, abbia provocato una maggior mortalità larvale, una ridotta efficienza riproduttiva e un ciclo vitale ritardato. Dopo 12 generazioni è stata misurata una significativa riduzione dell'eterozigosità per tutti i 5 loci microsatelliti studiati. I dati mostrano che nel corso delle generazioni si è verificata una generale erosione genetica all'interno della popolazione esposta al contaminante. Nello studio di Vogt et al. (2007) il test è stato eseguito analogamente con concentrazioni più basse, pari a 80 µg Sn/kg. Nel corso delle 8 generazioni la variabilità genetica è rimasta stabile, ma è stato però riscontrato un significativo eccesso di omozigosi nelle popolazioni
esposte per 2 dei 5 loci indagati. Nelle prime generazioni è stata misurata anche un'elevata mortalità larvale e una minore fitness riproduttiva.
In questo caso, si sono verificati dei fenomeni di tipo selettivo e, diversamente da quanto accaduto nel caso precedente, la riduzione della variabilità genetica è stata riscontrata solo in 2 dei 5 loci, validando quindi l'ipotesi di una parziale e selettiva azione del tossico solo su alcuni parametri.