Neviditelné farmaceutické stopy v tocích mění rybí instinkty a narušují jejich přirozené strategie přežití

V říčním toku Dal ve Švédsku, kde mladí atlantičtí lososi Salmo salar každoročně zahajují jednu z biologicky nejnáročnějších etap svého života, tedy přesun ze sladké vody do moře, vědci zaznamenali jev, který zásadně rozšiřuje dosavadní chápání ekologických rizik spojených s farmaceutickým znečištěním. 

Studie publikovaná v prestižním časopise Science se zaměřila na to, jak stopová množství léčiv přítomná v říční vodě ovlivňují chování ryb v okamžiku, kdy musí činit rychlá a energeticky náročná rozhodnutí. Výsledky ukazují, že biologicky aktivní látky pocházející z odpadních vod nejsou v prostředí pasivním pozadím, ale mohou přímo vstupovat do klíčových životních procesů a měnit jejich průběh způsobem, který byl dosud podceňován.

Výzkum vedl mezinárodní tým odborníků ze Švédské univerzity zemědělských věd ve spolupráci s dalšími evropskými a mimoevropskými pracovišti. Vědci shromáždili a analyzovali rozsáhlý soubor dat zahrnující více než sedm set mladých lososů během jejich migrace v reálném říčním systému, přičemž detailní telemetrické sledování probíhalo u několika stovek jedinců po dobu celé migrační sezony trvající přibližně šest až osm týdnů. Zásadní přínos studie spočívá v metodologii, která propojila dlouhodobé terénní sledování pomocí miniaturních vysílačů s cílenými laboratorními experimenty. Díky tomu bylo možné sledovat chování ryb nejen v kontrolovaných podmínkách, ale především v dynamickém a proměnlivém prostředí skutečné řeky, kde se biologické reakce odehrávají v kontextu proudu vody, predátorů, technických překážek a proměnlivých hydrologických podmínek.

Ústředním zájmem studie byla látka clobazam, léčivo běžně předepisované lidem k tlumení úzkosti a poruch spánku. Clobazam patří do skupiny benzodiazepinů, jejichž globální spotřeba se dlouhodobě pohybuje v desítkách tun ročně, a jeho přítomnost byla opakovaně potvrzena v povrchových vodách Evropy. Výzkum ukázal, že při expozici koncentracím odpovídajícím znečištěným řekám se tato látka hromadí v mozkové tkáni ryb a ovlivňuje fungování jejich nervové soustavy. Praktickým důsledkem bylo, že lososi vystavení clobazamu se chovali jinak při překonávání migračních překážek. Konkrétně rychleji (2,5 až 8 krát) proplouvali dvěma přehradami na řece Dal a vyšší podíl z nich úspěšně dorazil do moře ve srovnání s jedinci, kteří nebyli vystaveni expozici. Rozdíl v úspěšnosti migrace mezi exponovanou a kontrolní skupinou dosahoval řádově desítek procentních bodů, což je v ekologickém měřítku mimořádně významný efekt. Tento výsledek je na první pohled paradoxní, protože naznačuje zdánlivě pozitivní efekt znečištění, který však při hlubším pohledu vyvolává řadu otázek.

Podrobnější interpretace ukazuje, že pozorovaný jev souvisí se změnami sociálního chování a způsobu vyhodnocování rizika. Mladí lososi za normálních okolností migrují ve skupinách, což je forma chování označovaná jako shoaling, tedy tendence zůstávat v hejnu. Tato strategie snižuje pravděpodobnost ulovení predátorem a zároveň pomáhá jednotlivým rybám optimalizovat energetický výdaj v prostředí s proměnlivým proudem. Studie však prokázala, že lososi vystavení clobazamu vykazovali oslabenou sociální soudržnost, tedy nižší míru koordinace a setrvávání ve skupině. V laboratorních testech se u nich projevila snížená reakce na přítomnost dalších jedinců a změněná reakce na stresové podněty, což se následně promítlo i do jejich chování v řece. Častěji se oddělovali a volili samostatný postup, který byl spojen s vyšší mírou rizika, ale také s rychlejším překonáváním technických bariér.

Právě tato změna chování pomáhá vysvětlit, proč tito jedinci postupovali migrací rychleji. Snížená potřeba synchronizace se skupinou umožnila pružnější individuální rozhodování a okamžitou reakci na proudové poměry nebo vstupy do rybích přechodů. Z krátkodobého hlediska se takový posun jeví jako výhoda, protože zvyšuje pravděpodobnost dosažení moře, což je kritický moment, jelikož přirozená úmrtnost lososů během této fáze života běžně přesahuje padesát procent. Z dlouhodobého pohledu však nelze tento efekt považovat za jednoznačně pozitivní. Narušení přirozených sociálních mechanismů může vést k vyšší zranitelnosti vůči predátorům v otevřeném moři nebo k méně efektivnímu hospodaření s energií, které může ovlivnit jejich další růst a reprodukční úspěch.

Studie na lososech jasně ukazuje, že léčiva zaměřená na lidský nervový systém mohou zasahovat do stejných biologických drah i u jiných obratlovců. Nervové přenašeče a regulační mechanismy, které ovlivňují chování, rozhodování a reakci na stres, jsou totiž evolučně velmi staré a do značné míry sdílené napříč živočišnými skupinami. Podle dostupných přehledů bylo ve vodním prostředí celosvětově identifikováno více než devět set různých farmaceutických látek, z nichž mnohé mají neuroaktivní účinky. Z tohoto pohledu nejsou změny chování ryb okrajovým jevem, ale potenciálně systémovým problémem, který může ovlivnit ekologické vztahy, strukturu potravních sítí a dlouhodobou stabilitu populací v přírodních ekosystémech.

Významným otevřeným tématem zůstává otázka kombinovaného působení více farmaceutických látek současně. Zatímco účinek clobazamu byl v této studii podrobně popsán, reálné prostředí představuje komplexní směs antidepresiv, analgetik, hormonálně aktivních látek a dalších biologicky účinných molekul. V povrchových vodách se běžně detekují desítky těchto látek současně, přičemž jejich společné působení může vést k synergickým efektům, které nelze jednoduše odvodit z testování jednotlivých sloučenin. Právě tato chemická komplexita činí hodnocení ekologických rizik mimořádně náročným a otevírá otázku, do jaké míry je možné tyto interakce spolehlivě modelovat i s využitím pokročilých analytických nástrojů nebo umělé inteligence.

Farmaceutické znečištění, které vzniká při výrobě, užívání a následném vylučování léčiv lidskou populací, dnes představuje jeden z nejrychleji rostoucích typů environmentálního stresu. Ve vodním prostředí bylo celosvětově identifikováno několik stovek různých farmaceutických látek, a to v řekách, jezerech i pobřežních vodách. Mnohé z těchto sloučenin jsou navrženy tak, aby působily při velmi nízkých dávkách, a zároveň vykazují omezenou biologickou rozložitelnost. Tradiční technologie čištění odpadních vod se s nimi nedokáže poradit.

Do tohoto kontextu logicky zapadá i nedávno aktualizovaná evropská směrnice o čištění městských odpadních vod, která poprvé systematicky reflektuje problém farmaceutických látek jako samostatné a významné skupiny znečišťujících látek. Směrnice vychází z poznání, že běžné mechanicko biologické čištění není schopno účinně odstraňovat mikropolutanty biologicky aktivního charakteru, mezi něž patří právě léčiva, hormony a další farmaka s prokazatelným vlivem na chování a fyziologii vodních organismů. Proto zavádí požadavek na tzv. čtvrtý stupeň čištění odpadních vod, který je zaměřen na pokročilé technologie schopné tyto látky zachytit nebo rozložit. Uvažuje se o kombinaci několika technologických řešení, například pokročilé oxidace založené na ozonu či UV záření, adsorpce na aktivním uhlí nebo membránových separačních procesech, které se liší účinností, energetickou náročností i provozními náklady.

Současně se počítá se vznikem systému rozšířené odpovědnosti výrobce, tedy EPR systému, v jehož rámci by se na financování tohoto technologicky i energeticky náročného stupně čištění podíleli výrobci léčiv a kosmetických přípravků, jejichž produkty se do vodního prostředí dostávají. Smyslem tohoto přístupu je přenést část nákladů z veřejných rozpočtů na původce znečištění a zároveň vytvořit ekonomický tlak na vývoj environmentálně šetrnějších látek.

Získaná data tak poskytují silný argument i pro přehodnocení současných regulačních přístupů, které se dosud soustředí především na měření koncentrací chemických látek, nikoli na jejich skutečný biologický účinek. V kontextu ochrany biodiverzity se stále jasněji ukazuje, že zachování migrace jako zásadního ekologického procesu vyžaduje nové pojetí environmentální bezpečnosti i rizik. To zahrnuje nejen modernizaci technologií čištění odpadních vod, ale také změny ve farmaceutickém vývoji směrem k látkám, které jsou po použití méně perzistentní a méně biologicky aktivní v necílových organismech.

Podobné závěry přitom nejsou v ekologickém výzkumu zcela ojedinělé a zapadají do širšího obrazu poznatků o vlivu farmaceutických látek na vodní organismy. Již v předchozích letech řada studií prokázala, že antidepresiva ze skupiny selektivních inhibitorů zpětného vychytávání serotoninu, například fluoxetin nebo citalopram, mohou u ryb měnit míru aktivity, reakci na stres a ochotu riskovat, tedy tzv. risk taking behavior, což je způsob, jakým organismus vyhodnocuje nebezpečí při hledání potravy nebo úniku před predátorem. Experimenty na okounech, střevlích nebo pstruzích ukázaly, že i koncentrace odpovídající běžně zjišťovaným hodnotám v evropských řekách vedou ke zrychlenému opouštění úkrytů, snížené plachosti a oslabené reakci na přítomnost predátora.

V jiných případech bylo prokázáno narušení orientace, změny migrační aktivity nebo posun v sociálním chování, například v hierarchii hejna a sdílení informací mezi jedinci. Tyto efekty jsou obzvláště znepokojivé, protože nevznikají v důsledku akutní toxicity, ale jemného zásahu do nervové signalizace, tedy do procesu, kterým nervové buňky přenášejí informace a tím ovlivňují chování a rozhodování organismu. Právě tento typ tzv. subletálních účinků, kdy organismus přežívá, ale chová se jinak, je dnes považován za jedno z největších slepých míst environmentální regulace, protože jeho ekologické důsledky se projeví až s časovým odstupem na úrovni populací a celých ekosystémů.

Aktuálně publikovaná studie v Science nepřináší pouze detailní pohled na chování jednoho ikonického druhu ryby, ale otevírá širší diskusi o tom, jak hluboce lidská spotřeba a moderní medicína zasahují do fungování přírodních systémů. Ukazuje, že i neviditelné a zdánlivě zanedbatelné koncentrace chemických látek mohou nenápadně, ale zásadně formovat ekologické a evoluční procesy v době, kdy je přírodní prostředí vystaveno stále silnějším antropogenním tlakům.