Myrkky

Myrkyn määritelmä

Myrkky on kemiallinen aine, joka vahingoittaa organismia. Toksiini voi olla niinkin yksinkertainen kuin ioni tai atomi, joka häiritsee solua negatiivisesti. Toksiini voi olla myös monimutkaisten molekyylien muodossa, kuten käärmeen myrkyssä olevat proteiinit. Toiset atomit ja kemikaalit säteilevät säteilyä, jolla on myrkyllisiä vaikutuksia organismiin. Myrkkyjen vaikutukset vaihtelevat suuresti eri organismeissa ja eri myrkkyjen kanssa. Vahvimpien myrkkyjen lopputulos on kuolema, koska ne aiheuttavat vahinkoa elimistön eri soluille. Eri toksiinit vaikuttavat eri tavoin vahingoittamiinsa soluihin.

Toksikologian tutkimuksessa keskeinen motto on, että ”kaikki aineet ovat myrkyllisiä, vain annoksella on merkitystä”. Tämä tosiasia voidaan osoittaa veden ja hapen avulla. Molemmat aineet ovat normaalisti hyviä ja pidämme niitä hyödyllisinä kaikille elämänmuodoille. Jos kehossasi on liikaa vettä, yksittäiset solusi eivät pysty toimimaan tehokkaasti ja kehosi hitaasti ”hukkuu”, vaikka et olisikaan veden alla. Ja happi, elinvoimaa antava kaasu, voi olla kohtalokas tietyissä paineissa.

Myrkkyjen vaikutukset

Myrkkyjen vaikutukset määräytyvät täysin niiden biokemiallisten reaktioiden perusteella, jotka tapahtuvat, kun mahdollinen myrkky viedään elimistöön. Toksikologien on otettava huomioon myös ympäristö, jossa eliö elää. Kuten edellä mainittiin, esimerkiksi paine, lämpö ja aineenvaihduntanopeus voivat muuttaa myrkyn vaikutuksia huomattavasti. Lisäksi kaikki organismit eivät reagoi toksiineihin samalla tavalla. Jokainen organismi, jopa saman lajin sisällä, on pohjimmiltaan ainutlaatuinen biokemiallinen tehdas. Jotkut organismit ovat paremmin varustautuneita käsittelemään tiettyjä toksiineja kuin toiset.

Toksiinin erityiset vaikutukset määräytyvät sen mukaan, miten se on vuorovaikutuksessa organismien solujen kanssa. Jotkin toksiinit toimivat häiritsemällä ionikanavia soluissa, kun taas toiset voivat tuhota solukalvon tai mutatoida DNA:ta. Kaikki nämä olosuhteet johtavat lopulta organismin kuolemaan, jos toksiinia ei poisteta. Eliöt käyttävät immuunijärjestelmäänsä kohdistaakseen ja poistaakseen proteiinipohjaisia toksiineja, kun taas ionien ja muiden vapaiden radikaalien poistamiseksi ne luottavat veren suodatukseen. Myrkkyjen aiheuttama vahinko määräytyy sen atomaarisen rakenteen mukaan.

Myrkkyjen tyypit

Myrkkyjä voi olla monen muotoisia ja kokoisia. Se voi olla niinkin yksinkertainen kuin varattu hiukkanen, joka riehuu järjestelmän läpi vaikuttaen muihin reaktioihin, tiettyihin proteiineihin, jotka kohdistuvat saaliseläimen hermostoon. Koska ”toksiini” on niin laaja luokka, niiden kokoa ja muotoa on mahdotonta määritellä. Eläinten tuottamia toksiineja käytetään yleensä saaliin taltuttamiseen tai hyökkäyksen torjuntaan. Sellaisina ne ovat kehittyneet vaikuttamaan erityisesti tiettyihin eläimiin.

Käärmeen myrkky esimerkiksi on eräänlainen biologinen toksiini, joka syntyy erilaisten proteiinien seoksesta. Nämä proteiinit hyökkäävät eliöiden soluihin eri tavoin. Jotkin käärmeiden myrkyt ovat kehittyneet tuhoamaan kudoksia, ja ne aiheuttavat massiivista sisäistä verenvuotoa. Eri käärmelajin myrkky voi vaikuttaa hermosolujen ionikanaviin, jolloin ne jäävät auki. Tämä periaatteessa halvaannuttaa saaliin, eivätkä ne pysty käyttämään lihaksiaan. Toiset myrkyt hyökkäävät suoraan lihassoluihin, jolloin ne kouristelevat jatkuvasti. Kaikki nämä myrkyt vaikuttavat saaliiseen eri tavoin, eivätkä kaikki myrkyt ole tappavia kaikille eläimille.

Esimerkiksi monet torjunta-aineet on suunniteltu tappamaan hyönteisiä, mutta eivät vahingoittamaan muita eliöitä. Ne toimivat tyypillisesti kohdistamalla ne hyönteisten anatomian osaan, jota muilla organismeilla ei ole. Monet torjunta-aineet ovat yleensä turvallisia käyttää, ja on jopa joitakin hyvin luonnollisia torjunta-aineita, jotka ovat myrkyllisiä hyönteisille mutta eivät muille eliöille. Joillakin näistä myrkyistä on kuitenkin tuntemattomia vaikutuksia muihin organismeihin, mikä voi aiheuttaa suurta vahinkoa. Esimerkiksi torjunta-aine DDT keksittiin käytettäväksi hyönteisiä vastaan viljelykasveilla. Molekyyli todettiin turvalliseksi muille organismeille, ja se otettiin laajaan käyttöön. Vasta vuosikymmeniä myöhemmin ympäristötieteilijät havaitsivat, että myrkky oli hitaasti heikentänyt ravintoketjun huipulla olevien lintujen kuoria. DDT oli vastuussa petolintujen massiivisesta häviämisestä eri puolilla maata, mukaan lukien kaljupäämerikotka.

Yleisesti myrkkyjä on kolmea päätyyppiä. Myrkkyä voi tuottaa jokin organismi, jolloin se on biologinen myrkky. Se voi olla yksittäinen atomi tai monimutkainen molekyyli, joka on tuotettu luonnossa tai laboratoriossa, jolloin se on kemiallinen toksiini. Säteily on myrkyn erityinen muoto, joka on peräisin ympäristön radioaktiivisista molekyyleistä. Muiden toksiinien tavoin radioaktiivisuus häiritsee solujen prosesseja ja voi johtaa kuolemaan. Monia miljoonia erilaisia toksiineja luokitellaan ja kategorisoidaan eri tieteenaloilla eri tavoin, mutta yleensä ne luokitellaan sen mukaan, miten myrkyllisiä ne ovat ihmiselle.

Toksiini vs. toksiini

Jotkut tieteenalat määrittelevät toksiinin mieluummin millä tahansa haitallisella aineella, joka on puhtaasti biologista alkuperää. Kaikkea keinotekoisesti tuotettua he kutsuvat myrkkyaineeksi. Toiset tieteenalat viittaavat kuitenkin DDT:n kaltaisiin torjunta-aineisiin ympäristömyrkkyinä, eivätkä käytä termiä ”toksiini” määrittelemään keinotekoisia myrkkyjä. Johtuen toksikologian alan luonteesta ja siitä, että se pitää mitä tahansa ainetta toksiinina, kun se muuttuu haitalliseksi, tässä artikkelissa viitataan sekä luonnollisiin että keinotekoisiin aineisiin ”toksiineina”.

Tehtävä

1. Mikä seuraavista on toksiini?
A. Vesi
B. Toukan myrkky
C. Typpi
D. Kaikki edellä mainitut

Vastaus kysymykseen 1

D on oikein. Kaikkia edellä mainittuja voidaan pitää toksiinina. Myrkky on ilmeinen toksiini, koska useimmissa eliöissä se aiheuttaa vahinkoa jo pieninä pitoisuuksina. Myös kaksi muuta ainetta voivat olla myrkyllisiä suurina pitoisuuksina. Sukeltajat kokevat typen myrkyllisyyden sukeltaessaan liian syvälle. Kaasu häiritsee paineessa olevia hermosoluja, jolloin aivot joutuvat euforiseen tilaan ja lopulta menettävät tajuntansa.

2. Mikä seuraavista aineista on myrkyllisin, ihmiselle?
A. Vesi
B. Toukan myrkky
C. Typpi

Vastaus kysymykseen nro 2

B on oikein. Normaaleina määrinä typpi ja vesi eivät vahingoita ihmistä. Me vain hengitämme typpeä sisään, juomme vettä, ja molemmat poistuvat ja säätyvät elimistössämme. Toukkamyrkky sen sijaan on kehittynyt puolustamaan toukkaa kaltaisiamme uhkia vastaan, ja se todennäköisesti ärsyttää tai vahingoittaa kehoamme, mikä tekee siitä ihmiselle myrkyllisemmän.

3. Sienissä esiintyvien myrkkyjen tutkimusta kutsutaan mykotoksikologiaksi. Sienet tuottavat monia kemikaaleja, joista osa on myrkyllisiä ihmisille ja osa ei. Mikä on näiden toksiinien tarkoitus sienissä?
A. Puolustus meitä vastaan
B. Se on osa biokemiaa
C. Kukaan ei tiedä

Vastaus kysymykseen nro 3

C on oikein. Vaikka aineet ovat ihmisille lievästi myrkyllisiä, monilla niistä on osoitettu olevan hyödyllisiä terveysvaikutuksia. Joitakin sieniä kasvatetaan jopa ruoaksi, eivätkä ne sisällä juuri lainkaan myrkkyjä. Vaikka on todennäköistä, että ne ovat yksinkertaisesti osa sienen kemiaa, yhteisöt ovat käyttäneet niitä tuhansia vuosia ruokana, lääkkeinä ja jopa myrkkyinä. Mykotoksikologit yrittävät vastata tähän kysymykseen perusteellisemmin.

American Chemical Society. (2018, 5. helmikuuta). Toksikologia. Haettu osoitteesta ACS.org: https://www.acs.org/content/acs/en/careers/college-to-career/chemistry-careers/toxicology.html

Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Biokemian perusteet. New York: W.H. Freeman and Company.

Rothman, K. J., Greenland, S., & Lash, L. T. (2008). Moderni epidemiologia. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.

Arquidia Mantina