Kā piesārņojums ietekmē dzīvnieku ģenētiku?

Piesārņojums vidē ietver paaugstinātu oglekļa un citu ķīmisko vielu daudzumu gaisā, lauksaimniecības barības vielu noplūdi, farmaceitisko vielu atkritumi ūdens sistēmās, noplūde no poligoniem, cilvēku fekāliju rezervuāriem, atkritumi zemes un ūdens sistēmās un viss starp. Lai gan ir viegli saskatīt atkritumu ietekmi uz lieliem dzīvniekiem, potenciāli kaitīgā ietekme uz ģenētiku lielākoties nav noteikta. Turklāt, parādoties ģenētiski modificētiem augiem un dzīvniekiem, arvien aktuālas bažas rada modificētu organismu ģenētiskais piesārņojums dabiskajās populācijās.

Ir pierādīts, ka ķīmiskie piesārņotāji, kas nonāk dzīvnieku sistēmās, rada tiešas izmaiņas ģenētiskajā daudzveidībā. Piemēram, vienā pētījumā tika atklāta smago metālu iedarbība no kausēšanas rūpnīcām Somijā un Krievijā, kā arī radioaktīvo izotopu iedarbība no kodolapstrādes augs Krievijā, lai izraisītu ģenētiskās daudzveidības palielināšanos lielo zīļu savvaļas populācijās un pretēju piedevu populāciju samazināšanos mušķērājs. Gaisa piesārņojums, kas no tērauda rūpnīcām Hamiltonā, Ontārio, nonāk vidē, ir saistīts ar ģenētisko mutāciju skaita palielināšanos gan kaiju, gan peļu pēcnācējiem. Šie rezultāti nav lokalizēti. Līdzīgi pētījumi pēc Černobiļas kodolavārijas ziņoja par paaugstinātu mutāciju līmeni putnu un grauzēju populācijās. Smagie metāli ir saistīti ar DNS bojājumiem putnu un zīdītāju populācijās, kas rūpnieciskajās teritorijās ir parādījušas paaugstinātu gēnu mutāciju skaitu. Nav reģistrēts fizisko, uzvedības vai izdzīvošanas rādītāju izmaiņu skaits šīm sugām; bet sekas ir lokalizētas tikai dažās paaudzēs.

Vides piesārņojums dzīvniekiem rada vairākas fiziskas problēmas, tostarp paaugstinātu slimību, piemēram, vēža, līmeni, kā arī mainītu hormonu līmeni un reprodukciju; kaut arī tās nav saistītas ar ģenētiskām izmaiņām. Kopš astoņdesmito gadu beigām ķermeņa simetrija tiek izmantota kā ģenētiskās un attīstības pareizības rādītājs. Asimetrija ir fiziskas izmaiņas, kas norāda uz ģenētiskām novirzēm. Foreles, pelēm un putniem vides piesārņojums rada asimetriju, palielinātu fizisko īpašību veidā vienā ķermeņa pusē. Asimetrija notiek visās ķermeņa daļās, bet vairāk tādās pazīmēs kā rotājumi, kurus izmanto, lai piesaistītu partnerus. Bezdelīgās un zebras žubītēs putni ar asimetrisku rotājumu vairojas mazāk, un viņu pēcnācējiem ir zemāks izdzīvošanas rādītājs. Pazīmēs, kas neietekmē reprodukciju, piemēram, kājas izmērs vāverēs un pelēs un spuras izmērs forelēs, asimetrija izraisa paaugstinātu uzņēmību pret plēsējiem un samazinātu izdzīvošanu. Ģenētiski asimetrija norāda arī uz ģenētiskās daudzveidības samazināšanos, kas izraisa nespēju atbilstoši reaģēt uz stresu.

Ģenētiskais piesārņojums rodas, ja savvaļas populācijas sajaucas ar ģenētiski modificētiem organismiem vai tos ietekmē. Kultūrām savvaļas populācijas izzūd, ja tās pārspēj tās, kuras ir pārveidotas, lai izturētu pret ķīmiskām vielām un kukaiņu lietošanu. Kukaiņu sugas arī izmirst lokāli, un to barošanās ar kultūrām, kas ģenētiski modificētas, lai ražotu insekticīdus, izrādās augstākas mutācijas. Tas liecina, ka mutācijas un izdzīvošana var mainīties arī citiem, lielākiem zālēdājiem. Indijā uz ģenētiski modificētām kultūrām dzīvojošās baktērijas ir parādījušas paaugstinātu rezistenci pret antibiotikām, no kurām vienu parasti izmanto tuberkulozes ārstēšanai reģionā. Palielinoties baktēriju rezistencei, tas var izraisīt slimību izplatības palielināšanos cilvēku populācijā. Ģenētiskais piesārņojums var notikt arī pārojoties ar savvaļas un modificētiem organismiem, veidojot hibrīdus. Tas ir noticis Amerikas Savienotajās Valstīs, Indijā un visā Eiropā ar augiem no sinepēm līdz rāceņiem, redīsiem, rapša un vēl vairāk, bet šo ģenētisko izmaiņu sekas dabiskajām populācijām vēl nav redzamas.

Dažas dzīvnieku populācijas ir vairāk pakļautas piesārņojuma iedarbībai nekā citas. Paaugstināta uzņēmība izpaužas kā biežākas slimības un samazināts reprodukcijas līmenis. Šīs sekas var apvienoties, izraisot vietējo, uzņēmīgo iedzīvotāju izmiršanu. Pelēm uzņēmība pret ozona piesārņojumu ir saistīta ar to pašu hromosomu kā uzņēmība pret sēra daļiņām. Tas liecina par paaugstinātu lokalizēta izmiršanas varbūtību uzņēmīgās populācijās.

Vides piesārņojums mikrobu vidē ir izraisījis vairākus ģenētiskus efektus, sākot no antibiotiku un pretsēnīšu rezistences līdz pieaugošai mikrobu daudzveidībai. Palielināts farmaceitisko līdzekļu daudzums ūdens sistēmās izaicina mikrobus kļūt izturīgiem pret plašāku pretmikrobu zāļu klasi. Piemēram, E. Ir pierādīts, ka coli, kas izolēts no kuģu būvētavas līcī Dienvidkarolīnā un ir piesārņots ar toksiskiem metāliem un citiem rūpniecības atkritumiem, ir izturīgs pret deviņām dažādām antibiotiku grupām. Mainoties mikrobiem vidē un, iespējams, kļūstot virulentāki un patogēnāki, mainīsies arī to ietekme uz dzīvniekiem, ar kuriem tie nonāk saskarē.