Как замърсяването влияе върху генетиката на животните?

Замърсяването на околната среда включва повишен въглерод и други химикали във въздуха, оттичане на хранителни вещества в селското стопанство, фармацевтични продукти отпадъци във водните системи, изтичане от сметища, резервоари с човешки изпражнения, боклук в сухоземни и водни системи и всичко в между. Въпреки че е лесно да се види ефектът на боклука върху големи животни, потенциално вредните ефекти върху генетиката са до голяма степен неидентифицирани. Освен това с появата на генетично модифицирани растения и животни генетичното замърсяване от модифицирани организми в естествените популации е нововъзникваща загриженост.

Доказано е, че химическите замърсители, които проникват в системите на животните, причиняват директни промени в генетичното разнообразие. Например, едно проучване установи излагане на тежки метали от топилни заводи във Финландия и Русия, както и на радиоактивни изотопи от ядрена обработка растение в Русия, за да доведе до увеличаване на генетичното разнообразие за дивите популации на големия синигер и противоположно намаляване на популациите на пещерата мухоловка. Замърсяването на въздуха, попадащо в околната среда от стоманодобивни заводи в Хамилтън, Онтарио, е свързано с увеличаване на степента на генетични мутации в потомството на чайки и мишки. Тези резултати не са локализирани. Подобни проучвания след ядрената авария в Чернобил съобщават за повишен процент на мутации в популациите на птици и гризачи. Тежките метали са свързани с увреждане на ДНК в популациите на птици и бозайници, което показва повишен брой генни мутации в индустриални зони. Няма данни за физически промени, промени в поведението или степента на оцеляване при тези видове; но ефектите са локализирани само за няколко поколения.

Замърсяването на околната среда причинява редица физически проблеми при животните, включително повишени нива на заболявания, като рак, и променени нива на хормони и възпроизводство; въпреки че те не са свързани с генетична промяна. От края на 80-те години телесната симетрия се използва като индикатор за генетична и закономерност на развитието. Асиметрията е физическа промяна, която сигнализира за генетична аномалия. При пъстървите, мишките и птиците замърсяването на околната среда води до асиметрия под формата на увеличени физически черти от едната страна на тялото. Асиметрията се среща във всички части на тялото, но повече при черти като орнаменти, които се използват за привличане на партньори. При лястовиците и зебрите чинки птиците с асиметрични орнаменти се размножават по-малко и техните потомци имат по-ниски нива на оцеляване. При признаци, които не влияят на размножаването, като размера на стъпалата при катерици и мишки и размера на перките при пъстървата, асиметрията причинява повишена податливост към хищници и намалена преживяемост. Генетично асиметрията предполага и намалено генетично разнообразие, което води до неспособност да се реагира адекватно на стрес.

Генетичното замърсяване възниква, когато дивите популации се смесват или са засегнати от генетично модифицирани организми. За културите дивите популации изчезват, когато са надградени от тези, които са модифицирани, за да бъдат устойчиви на химикали и консумация от насекоми. Видовете насекоми също изчезват на местно ниво и показват по-високи нива на мутация, когато се хранят с култури, които са генетично модифицирани за производство на инсектициди. Това предполага, че могат да се появят мутации и променена преживяемост при други, по-големи тревопасни животни. Бактериите, живеещи върху генетично модифицирани култури в Индия, показват повишена устойчивост към антибиотици, една от които се използва широко за лечение на туберкулоза в региона. Тъй като бактериалната резистентност се увеличава, това може да доведе до увеличаване на разпространението на болестта в човешката популация. Генетично замърсяване може да възникне и чрез чифтосване на диви и модифицирани организми, произвеждащи хибриди. Това се е случило в САЩ, Индия и в цяла Европа с растения от горчица до ряпа, репички, маслодайна рапица и други, но последствията от тези генетични промени върху естествените популации тепърва ще се виждат.

Някои популации от животни са по-податливи от други на ефектите от излагането на замърсяване. Повишената податливост се проявява под формата на по-чести заболявания и намален процент на възпроизводство. Тези ефекти могат да се комбинират, причинявайки евентуално изчезване на местните, податливи популации. При мишките чувствителността към замърсяване с озон е свързана със същата хромозома като чувствителността към сяра. Това предполага повишена вероятност за локално изчезване при податливи популации.

Замърсяването на околната среда е причинило редица генетични ефекти в микробната общност, от антибиотична и противогъбична резистентност до увеличаване на микробното разнообразие. Повишените количества фармацевтични продукти във водните системи предизвикват микробите да станат резистентни към по-широк клас антимикробни лекарства. Например Е. coli, изолиран от Shipyard Creek в Южна Каролина, който е замърсен от токсични метали и други промишлени отпадъци, е доказано, че е устойчив на девет различни класа антибиотици. Тъй като микробите в околната среда се променят и потенциално стават по-вирулентни и патогенни, ефектът им върху животните, с които влизат в контакт, също ще се промени.