Kuinka saastuminen vaikuttaa eläingenetiikkaan?

Ympäristön pilaantuminen sisältää lisääntynyttä hiiltä ja muita kemikaaleja ilmassa, maatalouden ravinteiden valumista, lääkkeitä jätteet vesijärjestelmissä, vuoto kaatopaikoilta, ihmisen ulosteiden säiliöistä, roskat maa- ja vesijärjestelmissä ja kaikki muu välillä. Vaikka roskien vaikutus suuriin eläimiin on helppo nähdä, mahdolliset haitalliset vaikutukset genetiikkaan ovat suurelta osin tuntemattomia. Lisäksi muuntogeenisten kasvien ja eläinten tullessa muunnettujen organismien aiheuttama geneettinen saastuminen luonnollisiin populaatioihin on nouseva huolenaihe.

Kemiallisten epäpuhtauksien, jotka pääsevät eläinten järjestelmiin, on osoitettu aiheuttavan suoria muutoksia geneettiseen monimuotoisuuteen. Esimerkiksi eräässä tutkimuksessa havaittiin altistuminen raskasmetalleille Suomen ja Venäjän sulattolaitoksilta sekä ydinvoimaloiden radioaktiivisille isotoopeille kasvin Venäjällä aiheuttavan geneettisen monimuotoisuuden lisääntymisen isotiaisten villikannoille ja vastakkaisen väestön vähenemisen sieppo. Ontariossa sijaitsevan Hamiltonin terästehtaiden ympäristöön joutuva ilmansaasteet on yhdistetty geneettisten mutaatioiden määrän lisääntymiseen sekä lokkien että hiirien jälkeläisillä. Näitä tuloksia ei ole lokalisoitu. Vastaavissa tutkimuksissa Tšernobylin ydinonnettomuuden jälkeen raportoitiin lisääntyneitä mutaatioita lintu- ja jyrsijäpopulaatioissa. Raskasmetallit on yhdistetty lintu- ja nisäkäspopulaatioiden DNA-vaurioihin, jotka ovat osoittaneet lisääntynyttä määrää geenimutaatioita teollisuusalueilla. Näiden lajien fysikaalisten, käyttäytymis- tai eloonjäämisasteiden muutoksista ei ole tietoja; mutta vaikutukset on lokalisoitu vain muutamalle sukupolvelle.

Ympäristön saastuminen aiheuttaa eläimille useita fyysisiä ongelmia, mukaan lukien lisääntynyt sairaus, kuten syöpä, sekä muuttunut hormonitaso ja lisääntyminen; vaikka näitä ei ole yhdistetty geneettiseen muutokseen. Kehon symmetriaa on käytetty 1980-luvun lopulta lähtien geneettisen ja kehityksen säännöllisyyden indikaattorina. Epäsymmetria on fyysinen muutos, joka ilmoittaa geneettisestä poikkeavuudesta. Taimenessa, hiirissä ja linnuissa ympäristön pilaantuminen johtaa epäsymmetriikkaan suurentuneina fyysisinä ominaisuuksina toisella kehon puolella. Epäsymmetria esiintyy kaikissa ruumiinosissa, mutta enemmän piirteissä, kuten koristeissa, joita käytetään puolisoiden houkuttelemiseen. Nieleissä ja seeprapeiteissä epäsymmetristen koristeiden linnut lisääntyvät vähemmän, ja niiden jälkeläisillä on alhaisemmat eloonjäämisasteet. Piirteissä, jotka eivät vaikuta lisääntymiseen, kuten oravien ja hiirten jalkakoko ja taimenen koon koko, epäsymmetria aiheuttaa lisääntyneen alttiuden saalistajille ja heikentyneen eloonjäämisen. Geneettisesti epäsymmetria viittaa myös geneettisen monimuotoisuuden vähenemiseen, mikä johtaa kyvyttömyyteen reagoida asianmukaisesti stressiin.

Geneettinen pilaantuminen tapahtuu, kun luonnonvaraiset populaatiot sekoittuvat muuntogeenisten organismien kanssa tai vaikuttavat niihin. Viljelykasvien kohdalla luonnonvaraiset populaatiot kuolevat sukupuuttoon, kun ne ovat kilpailukykyisempiä kuin ne, jotka on muunnettu vastustuskykyisiksi kemikaaleille ja hyönteisten kulutukselle. Hyönteislajit kuolevat myös paikallisesti ja osoittavat suurempia mutaatioasteita, kun ne ruokkivat kasveja, jotka on muunnettu hyönteismyrkkyjen tuottamiseksi. Tämä viittaa mutaatioihin ja muissa suuremmissa kasvinsyöjissä voi esiintyä muuttunutta eloonjäämistä. Intiassa muuntogeenisillä viljelykasveilla elävät bakteerit ovat osoittaneet lisääntynyttä vastustuskykyä antibiooteille, joista yhtä käytetään yleisesti alueen tuberkuloosin hoitoon. Bakteeriresistenssin lisääntyessä se voi aiheuttaa taudin leviämisen ihmispopulaatiossa. Geneettistä pilaantumista voi esiintyä myös yhdistämällä luonnonvaraisia ​​ja muunnettuja organismeja, mikä tuottaa hybridit. Tätä on tapahtunut Yhdysvalloissa, Intiassa ja kaikkialla Euroopassa kasvien kanssa sinapistä nauriin, retiisiin, rapsi ja paljon muuta, mutta näiden geneettisten muutosten seurauksia luonnollisiin populaatioihin ei ole vielä nähty.

Jotkut eläinpopulaatiot ovat muita alttiimpia pilaantumisaltistuksen vaikutuksille. Lisääntynyt alttius ilmenee useammin sairautena ja vähentyneinä lisääntymisnopeuksina. Nämä vaikutukset voivat yhdessä aiheuttaa paikallisten, alttiiden populaatioiden häviämisen. Hiirissä alttius otsonisaasteelle on yhdistetty samaan kromosomiin kuin alttius rikkihiukkasille. Tämä viittaa paikallisen sukupuuttoon todennäköisyyden lisääntymiseen alttiissa populaatioissa.

Ympäristön pilaantuminen on aiheuttanut useita geneettisiä vaikutuksia mikrobien yhteisössä, antibiootti- ja sienilääkeresistenssistä mikrobien monimuotoisuuden lisääntymiseen. Lisääntyneet lääkkeiden määrät vesijärjestelmissä haastavat mikrobit tulemaan vastustuskykyisiksi laajemmalle mikrobilääkeryhmälle. Esimerkiksi E. Etelä-Carolinan Shipyard Creekistä eristetyn, myrkyllisten metallien ja muiden teollisuusjätteiden saastuttaman colin on osoitettu olevan vastustuskykyinen yhdeksälle eri luokalle antibiootteja. Kun ympäristössä olevat mikrobit muuttuvat ja mahdollisesti kasvavat virulenteiksi ja patogeenisemmiksi, myös niiden vaikutus muuttuu kosketuksiin joutuviin eläimiin.