Uno studio pilota sulla presenza di microplastiche in embrioni di tartaruga marina comune (Caretta caretta) e possibili effetti sullo stato di salute

The common sea turtle (Caretta caretta) is one of the seven species of sea turtles present in the oceans, is widely diffused in the Atlantic, Pacific and Indian oceans and in the waters of the Mediterranean Sea and the Black Sea. The variation of the environmental factors and the increasing anthropic presence in the oceans are threatening its survival, enough to be listed as vulnerable species in the red list of the IUCN (International Union of the Conversation of Nature). The rise in temperature caused by global warming is leading to a shift of sea turtles, heterothermic animals, to marine areas where lower seasonal temperatures are more optimal for their activities. In addition, the anthropic pollution present in the seas is proving to be one of the main emerging threats to the conservation of the common sea turtle. One of the most recent anthropogenic threats is the presence of plastics in the aquatic environment. It is estimated that at least 52% of sea turtles may have ingested plastic at least once in their life, either by exchanging it for food or by assimilating it in the form of microplastics. The ingestion of plastic by these animals is such that sea turtles have been declared the official bioindicator for the presence of litter in sea (descriptor 10 "Marine Litter"), most of which is plastic in nature, of Marine Strategy by the European Commission. For this reason, several studies on the presence and effects of plastics and microplastics have been performed in recent years on juvenile, sub-adult and adult individuals of C. caretta, but to date no studies have been conducted at the embryonic level. This thesis aims to analyze the state of health of C. caretta embryos from eggs laid in two nests along the Tuscan coast in August 2020, to identify the presence of any microplastics in the yolk and liver of these embryos and to identify possible correlations with some bioindicators of the animal’s health status. Through macroscopic analyses, the development states of the embryos were determined and the main biometrics were collected. Subsequent histological analyses have allowed the analysis of the animal’s health through the identification and quantification of biomarkers, such as melanomacrophages, phagocytic pigmented cells with the role of removal and autolysis of red blood cells, and the percentage of lipids internalized in the liver necessary to support the energy cost of embryonic development. Finally, microplastics extraction protocols and Raman microspectroscopy analysis have identified and classified the polymers and pigments of the microplastics detected in yolk and liver samples. The discovery of microplastics in the analyzed samples gave credence to the hypothesis of a maternal transfer in the yolk and the subsequent assimilation by the embryos in the egg. The results obtained show a general picture in which the number of microplastics/g in yolk and liver is much higher than in studies performed on other marine organisms, such as fish; the presence of microplastics is associated, at the embryonic level, at an increase in the number of melanomacrophages in the liver and at a different absorption of the yolk.

La tartaruga marina comune (Caretta caretta) è una delle sette specie di tartarughe marine presenti negli oceani, è largamente diffusa nell’oceano Atlantico, Pacifico e Indiano e nelle acque del Mar Mediterraneo e del Mar Nero. La variazione dei fattori ambientali e la sempre maggior presenza antropica negli oceani ne stanno minacciando la sopravvivenza, tanto da essere inserita come specie vulnerabile nella lista rossa della IUCN (Unione Internazionale della Conversazione della Natura). L’innalzamento di temperatura causato dal riscaldamento globale sta portando ad uno spostamento delle tartarughe marine, animali eterotermi, verso aree marine dove le minori temperature stagionali sono più ottimali per le loro attività. Inoltre, l’inquinamento antropico presente nei mari si sta rivelando una delle principali minacce emergenti per la conservazione della tartaruga marina comune. Una delle minacce di origine antropica di più recente interesse è la presenza di plastiche nell’ ambiente acquatico. Si stima che almeno il 52% delle tartarughe marine possa aver ingerito almeno una volta nella loro vita del materiale plastico, scambiandolo per cibo o assimilandolo sotto forma di microplastiche. L’ingestione di plastica da parte di questi animali è tale che le tartarughe marine sono state dichiarate bioindicatore ufficiale per la presenza di rifiuti in mare (descrittore 10 “Marine Litter”), la cui maggior parte è di natura plastica, della Strategia Marina dalla Commissione Europea. Per questo, diversi studi sulla presenza e l’effetto di plastiche e microplastiche sono stati effettuati negli ultimi anni su individui giovanili, sub-adulti e adulti di C. caretta, ma ad oggi non sono stati condotti studi a livello embrionale. Questa tesi ha lo scopo di analizzare lo stato di salute di embrioni di C. caretta provenienti da uova deposte in due nidi lungo le coste toscane nell’agosto del 2020, di identificare la presenza di eventuali microplastiche all’interno del tuorlo e del fegato di questi embrioni e di individuarne possibili correlazioni con alcuni bioindicatori dello stato di salute dell’animale. Tramite analisi macroscopiche sono stati determinati gli stati di sviluppo degli embrioni e sono state raccolte le principali biometrie. Successive analisi istologiche hanno permesso di analizzare lo stato di salute dell’animale tramite l’individuazione e la quantificazione di biomarker, come i melanomacrofagi, cellule pigmentate fagocitarie con il ruolo di rimozione ed autolisi dei globuli rossi, e la percentuale di lipidi internalizzata nel fegato necessaria per sostenere il costo energetico dello sviluppo embrionale. Infine, tramite protocolli di estrazione delle microplastiche e analisi di micro-spettroscopia Raman sono state identificati e classificati i polimeri ed i pigmenti delle microplastiche rilevate all’interno di campioni di tuorlo e di fegato. Il ritrovamento di microplastiche nei campioni analizzati ha dato credito all’ipotesi di un trasferimento materno nel tuorlo e la successiva assimilazione da parte degli embrioni nell’uovo. I risultati ottenuti ci mostrano un quadro generale in cui il numero di microplastiche/g di tuorlo e fegato è molto più alto rispetto a studi effettuati su altri organismi marini, come i pesci; la presenza delle microplastiche è associata, a livello embrionale, ad un aumento nel numero dei melanomacrofagi a livello epatico e un diverso assorbimento del tuorlo.