כיצד זיהום משפיע על גנטיקה של בעלי חיים?

זיהום בסביבה כולל פחמן מוגבר וכימיקלים אחרים באוויר, נגר תזונה חקלאית, תרופות פסולת במערכות מים, דליפה ממזבלות, מאגרי צואה אנושית, אשפה במערכות יבשות ומים וכל מה שנמצא בֵּין. למרות שקל לראות את השפעת האשפה על בעלי חיים גדולים, ההשפעות העלולות לפגוע בגנטיקה אינן מזוהות במידה רבה. בנוסף, עם הופעתם של צמחים ובעלי חיים מהונדסים גנטית, זיהום גנטי על ידי אורגניזמים מהונדסים לאוכלוסיות טבעיות מהווה דאגה מתעוררת.

הוכח כי גורמים מזהמים כימיים שעושים את דרכם למערכות של בעלי חיים גורמים לשינויים ישירים במגוון הגנטי. לדוגמא, מחקר אחד מצא חשיפה למתכות כבדות ממפעלי התכה בפינלנד וברוסיה וכן לאיזוטופים רדיואקטיביים מעיבוד גרעיני. צמח ברוסיה כדי לגרום לעלייה במגוון הגנטי עבור אוכלוסיות הבר של הציצית הגדולה וירידה מנוגדת באוכלוסיות של השודים לוכד זבובים. זיהום אוויר הנופל לסביבה מטחנות פלדה בהמילטון, אונטריו, נקשר לעלייה בשיעור המוטציות הגנטיות בצאצאי שחפים ועכברים כאחד. תוצאות אלה אינן מקומיות. מחקרים דומים לאחר התאונה הגרעינית בצ'רנוביל דיווחו על שיעורי מוטציות מוגברים בקרב אוכלוסיות ציפורים ומכרסמים. מתכות כבדות נקשרו לפגיעה ב- DNA באוכלוסיות ציפורים ויונקים, שהראו מספר רב של מוטציות גנטיות באזורי תעשייה. לא נרשמה שום תיעוד של שינויים פיזיים, התנהגותיים או שיעורי הישרדות במינים אלה; אך ההשפעות התמקדו רק לדורות ספורים.

זיהום סביבתי גורם למספר בעיות פיזיות בבעלי חיים, כולל שיעורי מחלות מוגברים, כמו סרטן, ושינוי רמות ההורמונים ורבייה; אם כי אלה לא נקשרו לשינוי גנטי. מאז סוף שנות השמונים שימשה סימטריה בגוף כמדד לסדירות גנטית והתפתחותית. אסימטריה היא שינוי פיזי המסמן חריגות גנטיות. אצל פורלים, עכברים וציפורים, זיהום סביבתי מביא לחוסר סימטריה, בצורה של תכונות פיזיות מוגדלות בצד אחד של הגוף. אסימטריה מתרחשת בכל חלקי הגוף, אך יותר מכך בתכונות כמו קישוטים המשמשים למשיכת בני זוג. בסנוניות ובחוחיות זברה ציפורים בעלות קישוטים א-סימטריים מתרבות פחות, וצאצאיהן בעלי שיעורי הישרדות נמוכים יותר. בתכונות שאינן משפיעות על רבייה, כמו גודל כף הרגל בסנאים ובעכברים וגודל סנפיר בפורל, אסימטריה גורמת לרגישות מוגברת לטורפים ולירידה בהישרדות. מבחינה גנטית, אסימטריה מציעה גם ירידה במגוון הגנטי המוביל לחוסר יכולת להגיב כראוי למתח.

זיהום גנטי מתרחש כאשר אוכלוסיות בר מתערבבות עם אורגניזמים מהונדסים גנטית או מושפעים מהם. בגידולים, אוכלוסיות בר נכחדות כשהן מתחרות על ידי אלו שהשתנו כך שהן עמידות בפני כימיקלים וצריכת חרקים. מיני חרקים נכחדים גם הם מקומיים ומראים שיעורי מוטציה גבוהים יותר כאשר הם ניזונים מגידולים שעברו שינוי גנטי לייצור קוטלי חרקים. זה מצביע על כך שמוטציות והישרדות שונה עשויים להתרחש אצל אוכלי עשב אחרים וגדולים יותר. חיידקים החיים בגידולים מהונדסים גנטית בהודו הראו עמידות מוגברת לאנטיביוטיקה, כאשר אחד מהם משמש לרוב לטיפול בשחפת באזור. ככל שעמידות החיידקים עולה, היא עלולה לגרום להתפשטות מחלות באוכלוסיית בני האדם. זיהום גנטי יכול להתרחש גם באמצעות הזדווגות של אורגניזמים פראיים ומותאמים, המייצרים כלאיים. זה התרחש בארצות הברית, הודו וברחבי אירופה עם צמחים מחרדל לפת, צנון, אונס זרעי שמן ועוד, אך ההשלכות של שינויים גנטיים אלה לאוכלוסיות טבעיות טרם נראו.

אוכלוסיות בעלי חיים מסוימות רגישות יותר מאחרות להשפעות החשיפה לזיהום. רגישות מוגברת מופיעה בצורה של מחלות תכופות יותר וירידה בשיעורי הרבייה. תופעות אלה יכולות לשלב ולגרום להכחדה של אוכלוסיות מקומיות ורגישות. בעכברים, רגישות לזיהום אוזון נקשרה לאותו כרומוזום כמו רגישות לחלקיקי גופרית. זה מצביע על סיכוי מוגבר להכחדה מקומית באוכלוסיות רגישות.

זיהום סביבתי גרם למספר השפעות גנטיות בקהילה המיקרוביאלית, החל מהתנגדות לאנטיביוטיקה ופטריות וכלה במגוון החיידקים הגובר. כמויות גדולות יותר של תרופות במערכות מים מאתגרות את החיידקים להפוך לעמידים בפני סוג רחב יותר של תרופות מיקרוביאליות. לדוגמא, E. הוכח כי קולי מבודד מ Shipyard Creek בדרום קרוליינה, שזוהם על ידי מתכות רעילות ופסולת תעשייתית אחרת, עמיד בפני תשע סוגים שונים של אנטיביוטיקה. כאשר חיידקים בסביבה משתנים ועלולים לגדול יותר ארסיים ופתוגניים, השפעתם על בעלי החיים איתם הם באים במגע תשתנה גם כן.