Hvordan påvirker forurensning dyrgenetikk?

Forurensning i miljøet inkluderer økt karbon og andre kjemikalier i luften, avrenning av næringsstoffer i landbruket, farmasøytisk avfall i akvatiske systemer, lekkasje fra deponier, reservoarer av menneskelig avføring, søppel i terrestriske og akvatiske systemer og alt i mellom. Selv om det er lett å se effekten av søppel på store dyr, er de potensielt skadelige effektene på genetikk stort sett uidentifisert. I tillegg med genetisk modifiserte planter og dyr, er genetisk forurensning av modifiserte organismer i naturlige populasjoner et voksende problem.

Kjemiske forurensninger som kommer inn i dyrenes systemer har vist seg å forårsake direkte endringer i genetisk mangfold. For eksempel fant en studie eksponering for tungmetaller fra smelteverk i Finland og Russland samt radioaktive isotoper fra en kjernefysisk prosessering plante i Russland for å forårsake en økning i genetisk mangfold for ville populasjoner av stormeis og en motsatt nedgang i populasjoner av pied fluesnapper. Luftforurensning som faller i miljøet fra stålfabrikker i Hamilton, Ontario, har vært knyttet til en økning i frekvensen av genetiske mutasjoner hos avkommet til både måker og mus. Disse resultatene er ikke lokaliserte. Lignende studier etter atomulykken i Tsjernobyl rapporterte om økte mutasjonshastigheter i fugle- og gnagerpopulasjoner. Tungmetaller har vært knyttet til DNA-skade i fugle- og pattedyrpopulasjoner, som har vist forhøyet antall genmutasjoner i industriområder. Det har ikke vært noen oversikt over fysiske endringer, atferd eller overlevelsesrate hos disse artene; men effekter har blitt lokalisert til bare noen få generasjoner.

Miljøforurensning forårsaker en rekke fysiske problemer hos dyr, inkludert økte sykdomsgrader, som kreft, og endrede hormonnivåer og reproduksjon; selv om disse ikke har vært knyttet til en genetisk endring. Siden slutten av 1980-tallet har kroppssymmetri blitt brukt som en indikator på genetisk og utviklingsmessig regelmessighet. Asymmetri er en fysisk forandring som signaliserer genetisk abnormitet. I ørret, mus og fugler resulterer miljøforurensning i asymmetri, i form av forstørrede fysiske egenskaper på den ene siden av kroppen. Asymmetri forekommer i alle deler av kroppen, men mer i trekk som ornamenter som brukes til å tiltrekke seg kamerater. I sveler og sebrafinker reproduserer fugler med asymmetriske ornamenter mindre, og deres avkom har lavere overlevelsesrate. I trekk som ikke påvirker reproduksjon, som fotstørrelse i ekorn og mus og finnestørrelse i ørret, forårsaker asymmetri økt følsomhet for rovdyr og redusert overlevelse. Genetisk antyder asymmetri også redusert genetisk mangfold som fører til manglende evne til å reagere riktig på stress.

Genetisk forurensning oppstår når ville populasjoner blandes med eller påvirkes av genetisk modifiserte organismer. For avlinger blir ville bestander utryddet når de utkonkurreres av de som er modifisert for å være motstandsdyktige mot kjemikalier og forbruk av insekter. Insektarter blir også utryddet lokalt og viser høyere mutasjonshastigheter når de fôrer på avlinger som er genetisk modifisert for å produsere insektmidler. Dette antyder at mutasjoner og endret overlevelse kan forekomme i andre, større planteetere. Bakterier som lever på genetisk modifiserte avlinger i India har vist økt motstand mot antibiotika, hvorav den ene ofte brukes til å behandle tuberkulose i regionen. Når bakterieresistensen øker, kan det føre til at sykdomsutbredelsen i den menneskelige befolkningen øker. Genetisk forurensning kan også forekomme ved parring av ville og modifiserte organismer, og produserer hybrider. Dette har skjedd i USA, India og i hele Europa med planter fra sennep til kålrot, reddik, voldtekt og mer, men konsekvensene av disse genetiske endringene for naturlige populasjoner er ennå ikke sett.

Noen dyrepopulasjoner er mer utsatt for effekter av forurensning enn andre. Økt følsomhet viser seg i form av hyppigere sykdom og redusert reproduksjonshastighet. Disse effektene kan kombinere og forårsake en eventuell utryddelse av lokale, mottakelige populasjoner. Hos mus har følsomhet for ozonforurensning vært knyttet til det samme kromosomet som følsomhet for svovelpartikler. Dette antyder en økt sannsynlighet for lokal utryddelse i utsatte befolkninger.

Miljøforurensning har forårsaket en rekke genetiske effekter i det mikrobielle samfunnet, fra antibiotikaresistens og soppresistens til økende mikrobielt mangfold. Økte mengder legemidler i vannsystemer utfordrer mikrober til å bli resistente mot en bredere klasse antimikrobielle legemidler. For eksempel E. coli isolert fra Shipyard Creek i South Carolina, som ble forurenset av giftige metaller og annet industriavfall, har vist seg å være motstandsdyktig mot ni forskjellige antibiotikaklasser. Ettersom mikrober i miljøet endrer seg og potensielt blir mer virulente og patogene, vil deres effekt på dyrene de kommer i kontakt med også endre seg.