كيف يؤثر التلوث على علم الوراثة الحيواني؟

يشمل التلوث في البيئة زيادة الكربون والمواد الكيميائية الأخرى في الهواء ، وجريان المغذيات الزراعية ، والمستحضرات الصيدلانية النفايات في النظم المائية ، والتسرب من مدافن النفايات ، وخزانات فضلات الإنسان ، والقمامة في النظم الأرضية والمائية وكل شيء في ما بين. على الرغم من أنه من السهل رؤية تأثير القمامة على الحيوانات الكبيرة ، إلا أن الآثار الضارة المحتملة على الجينات غير معروفة إلى حد كبير. بالإضافة إلى ذلك ، مع ظهور النباتات والحيوانات المعدلة وراثيًا ، أصبح التلوث الجيني بواسطة الكائنات الحية المعدلة في التجمعات الطبيعية مصدر قلق ناشئ.

ثبت أن الملوثات الكيميائية التي تشق طريقها إلى أنظمة الحيوانات تسبب تغيرات مباشرة في التنوع الجيني. على سبيل المثال ، وجدت إحدى الدراسات التعرض للمعادن الثقيلة من مصانع الصهر في فنلندا وروسيا وكذلك النظائر المشعة من المعالجة النووية نبات في روسيا لإحداث زيادة في التنوع الجيني للمجموعات البرية من الحلمة الكبيرة وانخفاض معاكس في أعداد الأبقار صائد الذباب. تم ربط تلوث الهواء الذي يقع في البيئة من مصانع الصلب في هاميلتون ، أونتاريو ، بزيادة معدل الطفرات الجينية في نسل كل من النوارس والفئران. هذه النتائج ليست مترجمة. أفادت دراسات مماثلة بعد حادث تشيرنوبيل النووي زيادة معدلات الطفرات في الطيور والقوارض. تم ربط المعادن الثقيلة بتلف الحمض النووي في الطيور والثدييات ، والتي أظهرت أعدادًا مرتفعة من الطفرات الجينية في المناطق الصناعية. لم يكن هناك أي سجل للتغيرات الجسدية أو السلوكية أو معدل البقاء على قيد الحياة في هذه الأنواع ؛ ولكن تم ترجمة التأثيرات إلى أجيال قليلة فقط.

يتسبب التلوث البيئي في عدد من المشاكل الجسدية للحيوانات ، بما في ذلك زيادة معدلات الإصابة بالأمراض ، مثل السرطان ، وتغير مستويات الهرمونات والتكاثر ؛ على الرغم من أن هذه لم يتم ربطها بتغيير جيني. منذ أواخر الثمانينيات ، تم استخدام تناسق الجسم كمؤشر على الانتظام الجيني والتنموي. عدم التناسق هو تغيير جسدي يشير إلى خلل جيني. ينتج عن التلوث البيئي في التراوت والفئران والطيور عدم تناسق في شكل صفات جسدية متضخمة على جانب واحد من الجسم. يحدث عدم التناسق في جميع أجزاء الجسم ، ولكن يحدث بشكل أكبر في سمات مثل الزخارف المستخدمة لجذب الأصدقاء. في طيور السنونو وعصافير الحمار الوحشي ، تتكاثر الطيور ذات الزخارف غير المتماثلة بشكل أقل ، كما أن معدلات بقاء نسلها أقل. في السمات التي لا تؤثر على التكاثر ، مثل حجم القدم في السناجب والفئران وحجم الزعنفة في سمك السلمون المرقط ، يتسبب عدم التناسق في زيادة التعرض للحيوانات المفترسة ويقلل من معدل البقاء على قيد الحياة. من الناحية الجينية ، يشير عدم التناسق أيضًا إلى انخفاض التنوع الجيني مما يؤدي إلى عدم القدرة على الاستجابة بشكل مناسب للإجهاد.

يحدث التلوث الجيني عندما تختلط العشائر البرية بالكائنات المعدلة وراثياً أو تتأثر بها. بالنسبة للمحاصيل ، تنقرض المجموعات البرية عندما تتفوق عليها تلك التي تم تعديلها لتكون مقاومة للمواد الكيميائية واستهلاك الحشرات. أصبحت أنواع الحشرات أيضًا منقرضة محليًا وتظهر معدلات طفرة أعلى عند تغذيتها على المحاصيل المعدلة وراثيًا لإنتاج المبيدات الحشرية. هذا يشير إلى حدوث طفرات وتغيير في البقاء على قيد الحياة في العواشب الأخرى الأكبر حجمًا. أظهرت البكتيريا التي تعيش على المحاصيل المعدلة وراثيًا في الهند مقاومة متزايدة للمضادات الحيوية ، والتي يستخدم أحدها على نطاق واسع لعلاج مرض السل في المنطقة. مع زيادة المقاومة البكتيرية ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة انتشار المرض بين البشر. يمكن أن يحدث التلوث الجيني أيضًا من خلال تزاوج الكائنات البرية والمعدلة ، مما ينتج عنه أنواع هجينة. حدث هذا في الولايات المتحدة والهند وفي جميع أنحاء أوروبا مع نباتات من الخردل إلى اللفت والفجل والفجل اغتصاب البذور الزيتية وأكثر من ذلك ، لكن عواقب هذه التغييرات الجينية على السكان الطبيعيين لم تظهر بعد.

بعض مجموعات الحيوانات أكثر عرضة من غيرها لتأثيرات التعرض للتلوث. تظهر الحساسية المتزايدة في شكل مرض أكثر تواتراً وانخفاض معدلات التكاثر. يمكن أن تتحد هذه التأثيرات مسببة الانقراض النهائي للسكان المحليين المعرضين للإصابة. في الفئران ، تم ربط القابلية لتلوث الأوزون بنفس الكروموسوم مثل القابلية للتأثر بجزيئات الكبريت. هذا يشير إلى زيادة احتمالية الانقراض المحلي في السكان المعرضين للإصابة.

تسبب التلوث البيئي في عدد من التأثيرات الجينية في المجتمع الميكروبي ، من مقاومة المضادات الحيوية ومضادات الفطريات إلى زيادة التنوع الميكروبي. تتحدى الكميات المتزايدة من المستحضرات الصيدلانية في أنظمة المياه الميكروبات لتصبح مقاومة لفئة أوسع من الأدوية المضادة للميكروبات. على سبيل المثال ، E. coli المعزولة من Shipyard Creek في ساوث كارولينا ، والتي كانت ملوثة بالمعادن السامة والنفايات الصناعية الأخرى ، وقد ثبت أنها مقاومة لتسع فئات مختلفة من المضادات الحيوية. نظرًا لتغير الميكروبات في البيئة ومن المحتمل أن تنمو أكثر فتكًا ومسببة للأمراض ، فإن تأثيرها على الحيوانات التي تتلامس معها سيتغير أيضًا.