Hvordan påvirker forurening dyregenetik?

Forurening i miljøet inkluderer øget kulstof og andre kemikalier i luften, afstrømning af næringsstoffer i landbruget, farmaceutiske stoffer affald i akvatiske systemer, lækage fra lossepladser, reservoirer til menneskelig afføring, affald i land- og vandsystemer og alt i mellem. Selvom det er let at se effekten af ​​affald på store dyr, er de potentielt skadelige virkninger på genetik stort set uidentificerede. Derudover, med fremkomsten af ​​genetisk modificerede planter og dyr, er genetisk forurening fra modificerede organismer i naturlige populationer et voksende problem.

Kemiske forurenende stoffer, der kommer ind i dyrenes systemer, har vist sig at forårsage direkte ændringer i genetisk mangfoldighed. For eksempel fandt en undersøgelse eksponering for tungmetaller fra smelteranlæg i Finland og Rusland samt radioaktive isotoper fra en nuklear behandling plante i Rusland for at forårsage en stigning i genetisk mangfoldighed for vilde populationer af stormejsen og et modsat fald i populationer af pied fluesnapper. Luftforurening, der falder i miljøet fra stålværker i Hamilton, Ontario, har været forbundet med en stigning i antallet af genetiske mutationer hos afkom fra både måger og mus. Disse resultater er ikke lokaliserede. Lignende undersøgelser efter den nukleare ulykke i Tjernobyl rapporterede øgede mutationshastigheder i fugle- og gnaverpopulationer. Tungmetaller er blevet knyttet til DNA-skader i fugle- og pattedyrpopulationer, som har vist forhøjet antal genmutationer i industrielle områder. Der har ikke været nogen registrering af fysiske ændringer, adfærd eller overlevelsesrate hos disse arter; men effekter er kun blevet lokaliseret til få generationer.

Miljøforurening forårsager en række fysiske problemer hos dyr, herunder øgede sygdomshastigheder, såsom kræft, og ændrede hormonniveauer og reproduktion; skønt disse ikke har været knyttet til en genetisk ændring. Siden slutningen af ​​1980'erne er kropssymmetri blevet brugt som en indikator for genetisk og udviklingsmæssig regelmæssighed. Asymmetri er en fysisk ændring, der signalerer genetisk abnormitet. I ørred, mus og fugle resulterer miljøforurening i asymmetri i form af forstørrede fysiske træk på den ene side af kroppen. Asymmetri forekommer i alle dele af kroppen, men mere i træk som ornamenter, der bruges til at tiltrække kammerater. I svaler og zebrafinker reproducerer fugle med asymmetriske ornamenter mindre, og deres afkom har lavere overlevelsesrate. I træk, der ikke påvirker reproduktion, som fodstørrelse i egern og mus og finnestørrelse i ørred, forårsager asymmetri en øget modtagelighed for rovdyr og nedsat overlevelse. Genetisk antyder asymmetri også nedsat genetisk mangfoldighed, hvilket fører til manglende evne til at reagere passende på stress.

Genetisk forurening opstår, når vilde populationer blandes med eller påvirkes af genetisk modificerede organismer. For afgrøder uddørres vilde populationer, når de udkonkurreres af dem, der er modificeret til at være resistente over for kemikalier og forbrug af insekter. Insektarter udryddes også lokalt og viser højere mutationshastigheder, når de fodres med afgrøder, der er genetisk modificerede til at producere insekticider. Dette antyder, at mutationer og ændret overlevelse kan forekomme i andre større planteædere. Bakterier, der lever på genetisk modificerede afgrøder i Indien, har vist øget modstandsdygtighed over for antibiotika, hvoraf den ene ofte anvendes til behandling af tuberkulose i regionen. Efterhånden som bakteriel resistens øges, kan det medføre, at sygdommens spredning i den menneskelige befolkning øges. Genforurening kan også forekomme ved parring af vilde og modificerede organismer, der producerer hybrider. Dette er sket i USA, Indien og i hele Europa med planter fra sennep til majroe, radise, voldtægt med voldtægt med mere, men konsekvenserne af disse genetiske ændringer for naturlige populationer er endnu ikke set.

Nogle dyrepopulationer er mere modtagelige end andre for virkningerne af eksponering af forurening. Øget modtagelighed viser sig i form af hyppigere sygdom og nedsat reproduktionshastighed. Disse effekter kan kombineres og forårsage en eventuel udryddelse af lokale, modtagelige befolkninger. Hos mus har følsomhed over for ozonforurening været forbundet med det samme kromosom som modtagelighed for svovlpartikler. Dette antyder en øget sandsynlighed for lokal udryddelse i modtagelige populationer.

Miljøforurening har forårsaget en række genetiske effekter i det mikrobielle samfund, fra antibiotikaresistens og svampedræbende resistens til stigende mikrobiel mangfoldighed. Øgede mængder lægemidler i vandsystemer udfordrer mikrober til at blive resistente over for en bredere klasse af antimikrobielle lægemidler. F.eks. coli isoleret fra Shipyard Creek i South Carolina, som blev forurenet med giftige metaller og andet industrielt affald, har vist sig at være resistent over for ni forskellige klasser af antibiotika. Da mikrober i miljøet ændrer sig og potentielt bliver mere virulente og patogene, vil deres virkning på de dyr, de kommer i kontakt med, også ændre sig.