In che modo l'inquinamento influisce sulla genetica animale?

L'inquinamento ambientale include un aumento del carbonio e di altre sostanze chimiche nell'aria, il deflusso di nutrienti agricoli, prodotti farmaceutici rifiuti nei sistemi acquatici, perdite da discariche, serbatoi di feci umane, rifiuti nei sistemi terrestri e acquatici e tutto quanto in fra. Sebbene sia facile vedere l'effetto della spazzatura sui grandi animali, gli effetti potenzialmente dannosi sulla genetica sono in gran parte sconosciuti. Inoltre, con l'avvento di piante e animali geneticamente modificati, l'inquinamento genetico da parte di organismi modificati nelle popolazioni naturali è una preoccupazione emergente.

È stato dimostrato che gli inquinanti chimici che si fanno strada nei sistemi degli animali causano cambiamenti diretti alla diversità genetica. Ad esempio, uno studio ha rilevato l'esposizione a metalli pesanti da fonderie in Finlandia e Russia, nonché isotopi radioattivi da un processo nucleare pianta in Russia per provocare un aumento della diversità genetica per le popolazioni selvatiche della cinciallegra e una contrapposta diminuzione delle popolazioni del pezzato pigliamosche. L'inquinamento atmosferico che cade nell'ambiente dalle acciaierie di Hamilton, in Ontario, è stato collegato a un aumento del tasso di mutazioni genetiche nella prole sia dei gabbiani che dei topi. Questi risultati non sono localizzati. Studi simili dopo l'incidente nucleare di Chernobyl hanno riportato un aumento dei tassi di mutazione nelle popolazioni di uccelli e roditori. I metalli pesanti sono stati collegati a danni al DNA nelle popolazioni di uccelli e mammiferi, che hanno mostrato un numero elevato di mutazioni genetiche nelle aree industriali. Non sono stati registrati cambiamenti fisici, comportamentali o del tasso di sopravvivenza in queste specie; ma gli effetti sono stati localizzati solo a poche generazioni.

L'inquinamento ambientale causa una serie di problemi fisici negli animali, tra cui un aumento dei tassi di malattie, come il cancro, e livelli ormonali alterati e riproduzione; sebbene questi non siano stati collegati a un cambiamento genetico. Dalla fine degli anni '80, la simmetria corporea è stata utilizzata come indicatore della regolarità genetica e dello sviluppo. L'asimmetria è un cambiamento fisico che segnala un'anomalia genetica. Nelle trote, nei topi e negli uccelli, l'inquinamento ambientale provoca asimmetria, sotto forma di tratti fisici allargati su un lato del corpo. L'asimmetria si verifica in tutte le parti del corpo, ma soprattutto in tratti come gli ornamenti che vengono utilizzati per attirare i compagni. Nelle rondini e nei diamanti mandarini, gli uccelli con ornamenti asimmetrici si riproducono meno e la loro prole ha tassi di sopravvivenza inferiori. Nei tratti che non influenzano la riproduzione, come la dimensione del piede negli scoiattoli e nei topi e la dimensione delle pinne nelle trote, l'asimmetria provoca una maggiore suscettibilità ai predatori e una ridotta sopravvivenza. Geneticamente, l'asimmetria suggerisce anche una diminuzione della diversità genetica che porta all'incapacità di rispondere in modo appropriato allo stress.

L'inquinamento genetico si verifica quando le popolazioni selvatiche si mescolano o sono colpite da organismi geneticamente modificati. Per quanto riguarda le colture, le popolazioni selvatiche si estinguono quando vengono superate da quelle che sono state modificate per resistere alle sostanze chimiche e al consumo da parte degli insetti. Anche le specie di insetti si estinguono localmente e mostrano tassi di mutazione più elevati quando si nutrono di colture geneticamente modificate per produrre insetticidi. Ciò suggerisce che mutazioni e sopravvivenza alterata possono verificarsi in altri erbivori più grandi. I batteri che vivono su colture geneticamente modificate in India hanno mostrato una maggiore resistenza agli antibiotici, uno dei quali è prevalentemente usato per curare la tubercolosi nella regione. Con l'aumento della resistenza batterica, potrebbe aumentare la diffusione della malattia nella popolazione umana. L'inquinamento genetico può avvenire anche attraverso l'accoppiamento di organismi selvatici e modificati, producendo ibridi. Ciò è avvenuto negli Stati Uniti, in India e in tutta Europa con piante dalla senape alla rapa, al ravanello, colza e altro, ma le conseguenze di questi cambiamenti genetici sulle popolazioni naturali devono ancora essere viste.

Alcune popolazioni animali sono più suscettibili di altre agli effetti dell'esposizione all'inquinamento. L'aumento della suscettibilità si manifesta sotto forma di malattie più frequenti e tassi di riproduzione ridotti. Questi effetti possono combinarsi causando l'eventuale estinzione di popolazioni locali suscettibili. Nei topi, la suscettibilità all'inquinamento da ozono è stata collegata allo stesso cromosoma della suscettibilità alle particelle di zolfo. Ciò suggerisce una maggiore probabilità di estinzione localizzata nelle popolazioni suscettibili.

L'inquinamento ambientale ha causato una serie di effetti genetici nella comunità microbica, dalla resistenza agli antibiotici e agli antimicotici all'aumento della diversità microbica. Quantità aumentate di prodotti farmaceutici nei sistemi idrici sfidano i microbi a diventare resistenti a una classe più ampia di farmaci antimicrobici. Ad esempio, l'E. coli isolato da Shipyard Creek nella Carolina del Sud, inquinato da metalli tossici e altri rifiuti industriali, ha dimostrato di essere resistente a nove diverse classi di antibiotici. Man mano che i microbi nell'ambiente cambiano e potenzialmente diventano più virulenti e patogeni, cambierà anche il loro effetto sugli animali con cui entrano in contatto.