水蚤作为煤矿中的金丝雀是管理化学污染的关键

水蚤或水蚤可以为湖泊和河流中的化学污染提供重要的“预警系统”。此外，在污染预防失败的地方，水蚤可以作为生物修复剂来帮助减少危害。

由伯明翰大学领导的研究人员设计了一个新的框架，使用高通量“组学”技术来检测环境化学混合物(通常在环境中发现的类型和浓度)对生物体生物学的影响。该方法使用水蚤来了解哪些化学物质可能对其他物种有毒以及如何有毒。这是可能的，因为包括人类在内的所有动物都共享支撑其对环境变化(包括暴露于污染)的反应的基因。

该研究结果发表在《环境科学与技术》上，在评估和减轻化学污染的现有和新风险方面提供了急需的进展。这项工作可以大大改善化学品的监管方式。

许多现代疾病，如癌症和自身免疫性疾病，可能与化学污染有关，但化学品的安全性目前使用过时的方法进行评估，一次测试一种化学品，并分别关注对人类和环境的危害。迫切需要一种新的方法，因为环境中至少有235，000种单独的化学品和125，000种不受管制的化学混合物。

虽然水蚤长期以来一直被认为是一种“哨点物种”，用于通过监管来识别和设定有毒化学品的暴露限值，但新发布的框架显着扩展和完善了它们的作用。它使水蚤能够检测环境化学混合物中的生物活性成分，并预测哪些化学物质可能是有害的。

利用所有动物从共同祖先进化而来的知识，该团队量化了水蚤的毒性，并预测了其对其他物种的影响。在这个框架内，水蚤在煤矿中充当金丝雀，提供毒性预警系统。

同时，该团队还表明，天然适应化学污染的水蚤菌株可以作为“去除剂”，通过生物蓄积从水中去除化学物质，从而以可持续的方式改善环境健康保护。

这项工作很重要，因为在家庭和工业过程以及农业中产生的化学品不会被废水处理消除并最终进入我们的水道。从那里，它们通过食物链积累，最终作为食物和饮用水进入我们的餐桌。

新框架涉及伯明翰大学，与加拿大马斯科卡流域之友，中国吉良大学和艾伦图灵研究所的同事合作。

该论文的资深作者LuisaOrsini教授说：“我们需要更好地诊断化学品对野生动物和人类的影响，而且，当化学品进入环境时，我们需要对其影响进行可持续补救。水蚤是一种一粒米大小的小型甲壳类动物，经常被忽视。然而，它们非常丰富，可以彻底改变我们可持续地评估和减轻化学污染的方式。这将对人类健康产生积极影响，有助于预防与化学污染相关的疾病。

该论文的通讯作者李博士说：“我们在论文中报告的案例研究表明，如何利用机器学习来识别河水中环境化学混合物中的生物活性污染物，为监管机构确定目标。

该团队预计，他们开发的方法可能会在化学调节方面提供一个步骤变化，其中通常孤立地评估化学品，并且通常以高浓度评估，而忽略了较低剂量和化学混合物的累积效应。

新方法的另一个重要优点是，它提供了减少动物化学测试的机会。该框架还表明，基于自然的解决方案是当前化学/机械工艺的有希望的替代方案，可实现水的再利用。伯明翰大学正在领导一个国际合作伙伴关系，通过使用非传统的，更合乎道德的模型物种和计算方法来改善化学品安全评估。