Jak znečištění ovlivňuje genetiku zvířat?

Znečištění v životním prostředí zahrnuje zvýšené množství uhlíku a dalších chemikálií ve vzduchu, únik zemědělských živin, farmaceutiku odpad ve vodních systémech, úniky ze skládek, nádrže s lidskými výkaly, odpadky v suchozemských a vodních systémech a vše v mezi. Ačkoli je snadné vidět účinek odpadu na velká zvířata, potenciálně škodlivé účinky na genetiku jsou do značné míry neznámé. S příchodem geneticky modifikovaných rostlin a zvířat se navíc objevuje genetické znečištění modifikovanými organismy do přirozených populací.

Ukázalo se, že chemické znečišťující látky, které se dostanou do systémů zvířat, způsobují přímé změny genetické rozmanitosti. Například jedna studie zjistila expozici těžkým kovům z hutí ve Finsku a Rusku, jakož i radioaktivním izotopům z jaderného zpracování rostlina v Rusku způsobí zvýšení genetické rozmanitosti divokých populací sýkory velké a opačný pokles populací strakatých muchomůrka. Znečištění ovzduší spadající do životního prostředí z oceláren v Hamiltonu v Ontariu bylo spojeno se zvýšením rychlosti genetických mutací u potomků racků i myší. Tyto výsledky nejsou lokalizovány. Podobné studie po černobylské jaderné havárii uváděly zvýšenou míru mutací v populacích ptáků a hlodavců. Těžké kovy byly spojeny s poškozením DNA v populacích ptáků a savců, které ukázaly zvýšený počet genových mutací v průmyslových oblastech. U těchto druhů nebyly zaznamenány žádné záznamy o změnách fyzického stavu, chování nebo přežití; ale účinky byly lokalizovány jen na několik generací.

Znečištění životního prostředí způsobuje u zvířat řadu fyzických problémů, včetně zvýšené míry nemocí, jako je rakovina, a změněné hladiny hormonů a reprodukce; ačkoli tyto nebyly spojeny s genetickou změnou. Od konce 80. let se tělesná symetrie používá jako indikátor genetické a vývojové pravidelnosti. Asymetrie je fyzická změna, která signalizuje genetickou abnormalitu. U pstruhů, myší a ptáků vede znečištění životního prostředí k asymetrii ve formě zvětšených fyzických znaků na jedné straně těla. Asymetrie se vyskytuje ve všech částech těla, ale spíše u zvláštností, jako jsou ozdoby, které se používají k přilákání kamarádů. U vlaštovek a zebřích pěnkav se ptáci s asymetrickými ornamenty reprodukují méně a jejich potomci mají nižší míru přežití. U vlastností, které neovlivňují reprodukci, jako je velikost nohy u veverek a myší a velikost ploutví u pstruhů, způsobuje asymetrie zvýšenou náchylnost k predátorům a snížené přežití. Geneticky asymetrie také naznačuje sníženou genetickou rozmanitost vedoucí k neschopnosti adekvátně reagovat na stres.

Ke genetickému znečištění dochází, když se divoká populace mísí s geneticky modifikovanými organismy nebo je jimi ovlivněna. U plodin volně žijící populace vyhynou, když je vyčerpají ty, které byly upraveny tak, aby byly odolné vůči chemikáliím a konzumaci hmyzem. Druhy hmyzu také lokálně vyhynuli a vykazují vyšší míru mutací při krmení plodinami, které jsou geneticky modifikovány tak, aby produkovaly insekticidy. To naznačuje, že u jiných, větších býložravců může dojít k mutacím a změněnému přežití. Bakterie žijící na geneticky modifikovaných plodinách v Indii prokázaly zvýšenou odolnost vůči antibiotikům, z nichž jedna se převážně používá k léčbě tuberkulózy v této oblasti. Jak se zvyšuje bakteriální rezistence, mohlo by to způsobit rozšíření šíření nemocí v lidské populaci. Genetické znečištění může také nastat při páření divokých a modifikovaných organismů, které produkují hybridy. K tomu došlo ve Spojených státech, Indii a v celé Evropě s rostlinami od hořčice po tuřín, ředkvičky, řepka olejka a další, ale důsledky těchto genetických změn pro přirozené populace ještě nebyly viděny.

Některé populace zvířat jsou na vystavení znečištění náchylnější než jiné. Zvýšená vnímavost se projevuje ve formě častějšího onemocnění a snížené míry reprodukce. Tyto účinky se mohou kombinovat a způsobit případné vyhynutí místních, náchylných populací. U myší byla náchylnost ke znečištění ozonem spojena se stejným chromozomem jako náchylnost k částicím síry. To naznačuje zvýšenou pravděpodobnost lokalizovaného vyhynutí u vnímavých populací.

Znečištění životního prostředí způsobilo v mikrobiální komunitě řadu genetických účinků, od antibiotické a antimykotické rezistence po zvyšování mikrobiální rozmanitosti. Zvýšené množství léčiv ve vodních systémech vede k tomu, že mikroby jsou rezistentní vůči širší třídě antimikrobiálních léčiv. Například E. Bylo prokázáno, že coli izolované z Shipyard Creek v Jižní Karolíně, které byly znečištěny toxickými kovy a jinými průmyslovými odpady, jsou rezistentní na devět různých tříd antibiotik. Jak se mikroby v prostředí mění a potenciálně rostou virulentnější a patogennější, změní se také jejich účinek na zvířata, s nimiž přijdou do styku.