Όλες οι ουσίες είναι τοξικές...

Αγρότες στην επαρχία Gansu-βορειοδυτικά της Κίνας, πετάνε πιπεριές τσίλι στον αέρα για να ξηράνουν την σοδειά τους. [Φωτογραφία / Xinhua]

Ο Παράκελσος, πατέρας της φαρμακολογίας και από τους πρώτους ιατρούς γεωλόγους (1493-1541 μ.Χ) εμφανώς επηρεασμένος από την ιπποκρατική σκέψη, είχε κάποτε δηλώσει ότι, "Όλες οι ουσίες είναι δηλητήρια, υπάρχει δηλητήριο σε όλα. Η σωστή δοσολογία διαφοροποιεί ένα δηλητήριο και ένα φάρμακο." Πέρασε ένα μεγάλο μέρος της ζωής του στο υπόγειο βασίλειο της γης για να κατανοήσει τις επιπτώσεις της γεωλογίας στην υγεία του ανθρώπου.

Κάθε μέρα τρώμε, πίνουμε και αναπνέουμε μέταλλα και ιχνοστοιχεία, ποτέ δεν δίνουμε σημασία σε ό,τι κινείται από το περιβάλλον στο σώμα μας. Για τους περισσότερους από εμάς αυτή η αλληλεπίδραση με φυσικά υλικά είναι ακίνδυνη, ίσως ακόμη και ευεργετική, προμηθεύοντας μας με τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Ωστόσο, για ορισμένους, η αλληλεπίδραση με μέταλλα και ιχνοστοιχεία μπορεί να έχει καταστροφικές, ακόμα και μοιραίες συνέπειες.

Με αυτές τις αλληλεπιδράσεις, τις οποίες πρώτος ο Ιπποκράτης ενσωμάτωσε στις ιατρικές έρευνες του,ασχολείται η ιατρική γεωλογία, ένας ταχέως αναπτυσσόμενος τομέας που δεν αφορά μόνο την γεωεπιστήμη, αλλά την ιατρική, τη δημόσια υγεία, την κτηνιατρική, τη γεωργία, το περιβάλλον και την βιολογία.

Σκόνες, σεισμοί και μύκητες

Οι επιπτώσεις των γεωλογικών υλικών για την ανθρώπινη υγεία έχουν αναγνωριστεί εδώ και χιλιάδες χρόνια. Υδράργυρος,κάδμιο και επίπεδα σεληνίου μετρήθηκαν σε καλά διατηρημένα ανθρώπινα μαλλιά, 7.000 χρόνων στο Κόντιακ, της Αλάσκας.

Εισπνεόμενα σωματίδια αιθάλης εντοπίστηκαν στον πνευμονικό ιστό του ανθρώπου των πάγων του Τιρόλου, τουλάχιστον 5.000 ετών. Αυτό το άτομο μπορεί να είχε υποφέρει από αναπνευστικές παθήσεις εξαιτίας της εισπνοής μικροσκοπικών κρυστάλλων ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων των κόκκων χαλαζία.

Ένα ακόμη παράδειγμα είναι η σχέση μεταξύ νοσήματος και πηγές από ορισμένες σκόνες που περιέχουν αμίαντο. Η ιστορία του αμιάντου δείχνει όχι μόνο την πρόοδο που έχει σημειωθεί, αλλά και τα ανεπίλυτα ζητήματα που απομένουν. Η εισπνοή αμιάντου μπορεί να προκαλέσει αμιάντωση, μια ίνωση των πνευμόνων, καθώς και τον καρκίνο του πνεύμονα και κακόηθες μεσοθηλίωμα. Αυτές και άλλες δυνητικά επιβλαβείς συνέπειες για την υγεία του αμιάντου έχουν αναγνωριστεί και μελετηθεί για δεκαετίες. Μεγάλο μέρος της έρευνας στη δεκαετία του 1970 και του 1980 διεξάχθηκε στη μορφολογία και το μέγεθος των αμιαντόφορμων υλικών που βρίσκονται συνήθως σε βιομηχανικές ή εμπορικές εφαρμογές. Αυτές περιλαμβάνουν τα ελικοειδή μεταλλικά στοιχεία της χρυσοτίλης, κροκιδόλιθου ή μπλε αμίαντου ,τρεμολίτη και ακτινολίτη.

Ένας άλλος λόγος είναι η αναγνώριση ότι η μεταφορά της σκόνης, είτε μέσα σε μια μικρή περιοχή ή κατά μήκος ενός ωκεανού, μπορεί να συμβάλει στην οικολογία της περιοχής και να δημιουργήσει προβλήματα στην υγεία μιας απομακρυσμένης κοινότητας. Για παράδειγμα, επιστήμονες του Γεωλογικού Ινστιτούτου της Αμερικής έχουν διαπιστώσει ότι σκόνες μπορεί να μεταφέρουν παθογόνους οργανισμούς που δίνουν τα σπόρια από μύκητα του εδάφους, ή από ουσίες που παράγουν οι άνθρωποι ή φυσικές τοξίνες, όπως τα παρασιτοκτόνα ή τα βαριά μέταλλα [αρσενικό, υδράργυρος κά].

Ένα άλλο παράδειγμα των δεσμών μεταξύ της σκόνης, της υγείας των ανθρώπων και της οικολογίας είναι οι μύκητες εδάφους σε διάφορες ασθένειες, όπως ο πυρετός και το άσθμα. Για παράδειγμα, οι κατολισθήσεις και τα σύννεφα σκόνης που παράγονται από ένα σεισμό, όπως παρατηρήθηκε από το σεισμικό συμβάν του Northridge [1994] πυροδότησε ένα ξέσπασμα κοκκιδιοειδομυκητίασης ή Πυρετού της Κοιλάδας, μεταξύ των κατοίκων της γύρω περιοχής στη νότια Καλιφόρνια. Η κατολίσθηση απελευθέρωσε το μύκητα του εδάφους Coccidioides immitis (C.immitis),σε σύννεφα σκόνης, εκθέτοντας τους ανθρώπους στο μύκητα.

Πρόσφατα, ο μύκητας immitis έχει βρεθεί σε πληθυσμούς από θαλάσσιες ενυδρίδες στα ανοικτά της νοτιοδυτικής ακτής της Καλιφόρνια, που δείχνει ότι ο μύκητας εδάφους έχει ευρείες αρνητικές οικολογικές επιπτώσεις. Πολλές πτυχές του C. immitis και της οικολογίας είναι γνωστές, όπως η εμφάνισή της σε άνυδρες ερήμους της νοτιοδυτικής Βόρειας Αμερικής. Η έρευνα των ιατρικών γεωλόγων βοηθά να κατανοήσουμε ακόμα και βασικές γεωλογικές αβεβαιότητες: η αλληλεπίδραση μεταξύ των διεργασιών του εδάφους που σχηματίζουν, το κλίμα, τα γεωχημικά χαρακτηριστικά και το γονικό πέτρωμα από τα υλικά των εδαφών στα οποία ευδοκιμεί ο μύκητας C. immitis.

Η έκθεση σε τοξικά επίπεδα ιχνοστοιχείων είναι μία από τις διαδεδομένες μορφές σε προβλήματα περιβαλλοντικής υγείας. Εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο υποφέρουν από προβλήματα υγείας, επειδή έχουν εκτεθεί σε αρσενικό, μόλυβδο, το φθόριο, τον υδράργυρο, το ουράνιο, κλπ. Η καταστροφή που προκλήθηκε από την υπερβολική δόση  αρσενικού στο πόσιμο νερό στο Μπανγκλαντές, την Δυτική Βεγγάλη και αλλού ήταν ένα μεγάλο πρόβλημα και για καιρό ήταν η πρώτη είδηση στα ΜΜΕ. Υπολογίζεται ότι 25 -75.000.000 άτομα βρίσκονται σε κίνδυνο αρσένωσης στην εν λόγω περιοχή.

Στην Guizhou, η φθορίωση και το αρσένιο παρατηρούνται από την κατανάλωση τροφής που ξηραίνεται πάνω από σόμπες καύσης άνθρακα. Το 1989, οι Baoshan Zheng και Ronggui Huang έδειξαν ότι η προσρόφηση του φθορίου από το καλαμπόκι που ξηραίνεται πάνω από αεροστεγείς φούρνους καύσης άνθρακα είναι η πιθανή αιτία της εκτεταμένης οδοντικής και σκελετικής φθορίωσης στη νοτιοδυτική Κίνα. Το πρόβλημα επιδεινώνεται με την χρήση του πηλού ως συνδετικό υλικό για την κατασκευή πλίνθων. Ο πηλός που χρησιμοποιείται είναι ένα υπόλειμμα που σχηματίζεται από την έντονη έκπλυση ενός υποστρώματος από ασβεστόλιθο ο οποίος έχει δημιουργηθεί στην καρστική τοπογραφία της περιοχής. Το υπόλειμμα περιέχει μια μέση συγκέντρωση φθορίου περίπου 903 μέρη ανά εκατομμύριο.

Από τον άνθρακα στις πιπεριές τσίλι

Στην ίδια επαρχία Κίνας, το φθινόπωρο οι χωρικοί μαζεύουν πιπεριές τσίλι και αργότερα τις προωθούν σε εσωτερικούς χώρους με καλαμπόκι για να στεγνώσουν. Κρεμούν τις πιπεριές πάνω από αεροστεγείς σόμπες που, μέχρι τα μέσα του περασμένου αιώνα, τροφοδοτούνταν από ξύλο. Λόγω της καταστροφής των δασών, το ξύλο σήμερα σπανίζει και οι κάτοικοι στράφηκαν προς τις άφθονες εμφανίσεις του άνθρακα για θέρμανση, μαγείρεμα και ξήρανση των συγκομιδών τους. Αλλά αυτές οι λύσεις έχουν εμπλουτίσει με τεράστιες συγκεντρώσεις αρσενικού - έως 35.000 μέρη ανά εκατομμύριο - και άλλα ιχνοστοιχεία τα κάρβουνα. Οι πιπεριές τσίλι ξηραίνονται πάνω από κάρβουνα που περιέχουν αρσενικό και επειδή είναι ένα βασικό συστατικό της διατροφής των χωρικών ,δυστυχώς γίνεται η κύρια πηγή του αρσενικού. Χιλιάδες χωρικοί τώρα πάσχουν από δηλητηρίαση με αρσενικό και εμφανίζουν τυπικά συμπτώματα, συμπεριλαμβανομένων της υπέρχρωσης (φακίδες), υπερκεράτωση (βλάβες στο δέρμα, συνήθως συγκεντρώνεται στα χέρια και τα πόδια), η νόσος του Bowen (σκούρες προ-καρκινικές αλλοιώσεις του δέρματος), και το καρκίνωμα κυττάρων.

Είμαστε αυτό που τρώμε

Ο Ιπποκράτης μας έχει διδάξει ότι είμαστε αυτό που τρώμε. Ο ανθρώπινος σκελετός, η μοναδική δομή που καθορίζει το είδος μας, έχει δύο λειτουργίες. Διαρθρωτικά στηρίζει τους μυς, επιτρέπει την όρθια στάση και την κινητικότητά μας. Κάθε ένα από περισσότερα από 200 ευδιάκριτα οστά του σκελετού μας είναι μια αποθήκη που αντανακλά η διατροφή μας. Το σώμα επεξεργάζεται τα στοιχεία των τροφίμων και ποτών μας,καθώς ένα μέρος εναποτίθεται στους ιστούς των οστών μας. Ο σκελετός καταγράφει το περιβάλλον στο οποίο σχηματίζεται.

Ο υδροξυλαπατίτης είναι ορυκτό στο οστό. Είναι το κύριο μέσο σκλήρυνσης για αυτούς τους μοναδικούς βιολογικούς ιστούς και, λόγω της διακριτικής κρυσταλλικής δομής του, ενεργεί ως αποθήκη για μια σειρά από φυσικά στοιχεία. Σχηματισμός του λεπτόκοκκου, απατιτικού ορυκτού απαιτεί επαρκή παροχή ασβεστίου και φωσφόρου, τα οποία είναι εύκολα διαθέσιμα από μια κανονική δίαιτα και μεταβολίζονται από εξειδικευμένα κύτταρα που αναζωογονούν συνεχώς τους ιστούς των οστών για να κρατήσουν τους σκελετούς μας πλήρως ορυκτοποιημένους.

Η έρευνα έχει δείξει ότι τόσο η επαρκή διατροφή και η άσκηση είναι απαραίτητα για ένα βιώσιμο σκελετό. Η παρούσα έμφαση στην οστεοπόρωση, ο εκφυλισμός των οστών που συνήθως συνδέονται με τα μεγαλύτερα και λιγότερο δραστήρια άτομα, έχει οδηγήσει τους ανθρώπους να καταναλώνουν τρόφιμα και ποτά που περιέχουν ασβέστιο και η βιταμίνη D, μία ορμόνη που χρειάζεται το σώμα για τη σωστή απορρόφηση του ασβεστίου. Στην πραγματικότητα, πολλά άλλα κατιόντα μπορεί να υποκαταστήσουν το ασβέστιο εντός της κρυσταλλικής δομής του υδροξυαπατίτη. Το γεγονός αυτό έχει ενδιαφέρουσες συνέπειες για την υγεία.

Το μαγνήσιο είναι ένα πιθανό υποκατάστατο για το ασβέστιο. Το ποσοστό του μαγνησίου στα απατιτικά βιο-ορυκτά είναι συνήθως λιγότερο από 1%, μια ποσότητα παρόμοια με αυτή που βρέθηκε σε απατίτες σε άλλες αντιδράσεις πετρωμάτων. Αλλά οι διατροφικές απαιτήσεις μας για μαγνήσιο είναι μεγάλες, επειδή είναι βασικό στοιχείο συμπαράγοντας σε διάφορες μεταβολικές εκδηλώσεις εκτός από την κατασκευή και τη συντήρηση των οστών. Το μαγνήσιο στα οστά είναι λίγο αλλά επειδή συνεχώς απορροφάται και επανατοποθετείται  στους ιστούς των οστών, μπορεί να διατεθεί για άλλα μεταβολικά γεγονότα.

Γάλα, στρόντιο και πυρηνική δοκιμή

Το στρόντιο είναι ένα άλλο υποκατάστατο του ασβεστίου. Όταν οι συγκεντρώσεις στροντίου στη φύση είναι υψηλές, τότε διακριτά ορυκτά απατίτη σχηματίζονται- όπως στρόντιο/απατίτη. Αν και δεν είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο για την ανθρώπινη υγεία, το στρόντιο είναι πάντα παρόν σε μικροσκοπικά ποσά, μερικά μέρη ανά εκατομμύριο, στο οστό. Η πιθανότητα ότι το στρόντιο θα μπορούσε να εκτοπίσει ένα μέρος του ασβεστίου στο βιο-απατίτη αποτέλεσε μια επιστημονική αντιπαράθεση κατά τις δοκιμές της πυρηνικής βόμβας στο Νέο Μεξικό το 1950. Οι γονείς ανησυχούσαν ότι το στρόντιο-90 από το νέφος, θα ακολουθήσει την ίδια διαδρομή, όπως το ασβέστιο και ότι θα εισχωρούσε στο γάλα των παιδιών τους και κατ΄επέκταση στα οστά τους, προκαλώντας καρκίνο των οστών. Η ποσότητα του ραδιενεργού στοιχείου που προσδιορίστηκε τότε ήταν πολύ μικρή - λιγότερο από 11 picocuries ανά γραμμάριο ασβεστίου σε δείγματα γάλακτος που λήφθηκαν σε όλες τις ΗΠΑ. Διακριτοί βιολογικοί παράγοντες παίζουν έναν ρόλο στη μεταφορά του στροντίου. Η πρόσληψη ασβεστίου είναι επτά φορές μεγαλύτερη από αυτή του στροντίου στη μεταφορά από φυτά σε αγελάδες, και άλλες τρεις φορές μεγαλύτερη μεταξύ των υγρών και τη καθίζηση σε ορυκτοποιημένους ιστούς. Οι μικρές ποσότητες από στρόντιο-90 που υπάρχουν στο γάλα θα μπορούσε να έχουν αποτεθεί στα οστά των παιδιών από την κατανομή του ασβεστίου στο βιο-απατίτη. Ένα από τα πιο εκτενώς ερευνημένα ιόντα που υπάρχουν στον απατίτη είναι το φθόριο. Βιο-ορυκτά που σχηματίζονται με παρουσία του φθορίου περιέχουν πάντα ένα ίχνος του στοιχείου. Ορισμένες περιφέρειες έχουν συγκεντρώσεις τόσο υψηλές όσο 14 μέρη ανά εκατομμύριο του φθορίου στο νερό τους, και αυτές οι υψηλές συγκεντρώσεις νερού εμφανίστηκαν στις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα, με αποτέλεσμα να είναι υπεύθυνες για τα λευκά σημάδια στα δόντια. Ωστόσο, μελέτες μεταξύ γεωλογίας και της υγείας, δείχνουν ότι η προσθήκη ενός μέρους ανά εκατομμύριο του φθορίου στο νερό οικιακής χρήσης μπορεί να βελτιώσει πραγματικά την υγεία των δοντιών των παιδιών, μειώνοντας τη φθορά των δοντιών.

Τα παραπάνω είναι κάποια από τα παραδείγματα ιατρικής γεωλογίας, όμως απεικονίζουν τις επιπτώσεις των μετάλλων και ιχνοστοιχείων για την ανθρώπινη υγεία. Το ιπποκρατικό ρητό «είσαι ό, τι τρως» είναι το πλέον κατάλληλο. Οι ανθρώπινες διατροφικές απαιτήσεις πρέπει να περιλαμβάνουν το ασβέστιο, φώσφορο, μαγνήσιο και το φθόριο, αν θέλουμε να διατηρήσουμε ένα υγιές, σκελετικό και οδοντικό σύστημα. Όμως δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι όλα τα θρεπτικά συστατικά προέρχονται από πετρώματα και τα ορυκτά της Γης, δηλαδή την τροφή των γεωλόγων.

Γεωδίφης

Πηγές

1.Γεωλογική Υπηρεσία Καναδά (GSC)

2.Βικιπαίδεια

3.Περιοδικό, geotimes.com

4. Γεωλογική Υπηρεσία ΗΠΑ, USGS