Acumulação e genotoxicidade de elementos tecnologicamente críticos (ETC) em raias e tubarões do litoral do Paraná e implicações para conservação

Abstract

Resumo: O aumento do desenvolvimento tecnológico e o descarte inadequado de resíduos eletrônicos têm intensificado a liberação de Elementos Tecnologicamente Críticos (ETC) no ambiente marinho, configurando uma ameaça emergente à biodiversidade. Apesar de amplamente utilizados, esses elementos ainda são pouco monitorados, embora apresentem elevado potencial de bioacumulação e efeitos ecotoxicológicos. Nesse contexto, elasmobrânquios (tubarões e raias) destacam-se como organismos vulneráveis devido à sua longevidade, crescimento lento e posição trófica elevada. Este estudo avaliou os efeitos ecotoxicológicos do acúmulo de ETC em elasmobrânquios do litoral do Paraná, um hotspot de biodiversidade para o grupo. O primeiro capítulo teve caráter metodológico e consistiu na adaptação do Ensaio Cometa alcalino como biomarcador de genotoxicidade. Foram analisados indivíduos de tubarões das espécies Rhizoprionodon porosus e Rhizoprionodon lalandii, e de arraias das espécies Hypanus berthalutzae e Zapteryx brevirostris, utilizando múltiplos tecidos (sangue, fígado, brânquias, gônadas, cérebro e rins). O protocolo foi aplicado com sucesso, com ajustes específicos às particularidades fisiológicas do grupo. Observou-se variação significativa do dano ao DNA entre tecidos e espécies, com maior sensibilidade no fígado, refletindo seu papel na bioacumulação e desintoxicação. De modo geral, os tubarões apresentaram maiores níveis de dano genético em comparação às raias. O segundo capítulo investigou os efeitos dos ETC por meio da integração de biomarcadores genotóxicos e fisiológicos em R. lalandii, R. porosus e Z. brevirostris. Foram quantificados oito elementos (Ti, Ni, Rb, Sn, Cs, La, Ce e Nd), revelando padrões de organotropismo e diferenças interespecíficas. Rb e Ti apresentaram maiores concentrações em gônadas e cérebro, enquanto as terras raras concentraram-se no fígado. Z. brevirostris exibiu maiores concentrações hepáticas de Ni, Rb e ETRs, sugerindo influência do contato com o sedimento. Alterações fisiológicas subletais indicaram estresse metabólico, com associações entre Rb e Cs ao aumento do lactato, e entre Ni e Sn à redução de triglicerídeos e glicose. Embora não tenha sido observada relação direta com o dano ao DNA, os resultados indicam exposição crônica aos contaminantes. De forma integrada, os resultados demonstram que elasmobrânquios do litoral do Paraná acumulam ETC em diferentes tecidos, com variações associadas à ecologia das espécies. A adaptação do Ensaio Cometa e a abordagem integrada de biomarcadores evidenciaram que a exposição, mesmo em níveis subletais, está associada a custos celulares, metabólicos e genéticos. Esses achados reforçam o papel desses organismos como sentinelas da contaminação marinha e destacam a necessidade de incluir os ETC em programas de monitoramento e conservação

Abstract: The increase in technological development and the improper disposal of electronic waste have intensified the release of Technologically Critical Elements (TCEs) into the marine environment, constituting an emerging threat to biodiversity. Although widely used, these elements are still poorly monitored, despite their high potential for bioaccumulation and ecotoxicological effects. In this context, elasmobranchs (sharks and rays) stand out as vulnerable organisms due to their longevity, slow growth, and high trophic position. This study evaluated the ecotoxicological effects of TCE accumulation in elasmobranchs from the coast of Paraná, a biodiversity hotspot for this group. The first chapter had a methodological focus and consisted of adapting the alkaline Comet Assay as a biomarker of genotoxicity. Individuals of the shark species Rhizoprionodon porosus and Rhizoprionodon lalandii, and the ray species Hypanus berthalutzae and Zapteryx brevirostris, were analyzed using multiple tissues (blood, liver, gills, gonads, brain, and kidneys). The protocol was successfully applied, with specific adjustments to the physiological particularities of the group. Significant variation in DNA damage was observed among tissues and species, with greater sensitivity in the liver, reflecting its role in bioaccumulation and detoxification. In general, sharks exhibited higher levels of genetic damage compared to rays. The second chapter investigated the effects of TCEs through the integration of genotoxic and physiological biomarkers in R. lalandii, R. porosus, and Z. brevirostris. Eight elements (Ti, Ni, Rb, Sn, Cs, La, Ce, and Nd) were quantified, revealing patterns of organotropism and interspecific differences. Rb and Ti showed higher concentrations in gonads and brain, whereas rare earth elements were concentrated in the liver. Z. brevirostris exhibited higher hepatic concentrations of Ni, Rb, and REEs, suggesting the influence of sediment contact. Sublethal physiological alterations indicated metabolic stress, with associations between Rb and Cs and increased lactate levels, and between Ni and Sn and reduced triglycerides and glucose. Although no direct relationship with DNA damage was observed, the results indicate chronic exposure to contaminants. Overall, the findings demonstrate that elasmobranchs from the coast of Paraná accumulate TCEs in different tissues, with variations associated with species ecology. The adaptation of the Comet Assay and the integrated biomarker approach showed that exposure, even at sublethal levels, is associated with cellular, metabolic, and genetic costs. These findings reinforce the role of these organisms as sentinels of marine contamination and highlight the need to include TCEs in monitoring and conservation programs