Как загрязнение влияет на генетику животных?

Загрязнение окружающей среды включает в себя повышенное содержание углерода и других химических веществ в воздухе, сток питательных веществ с сельскохозяйственных угодий, фармацевтические препараты. отходы в водных системах, утечки со свалок, резервуары человеческих фекалий, мусор в наземных и водных системах и все в между. Хотя влияние мусора на крупных животных легко увидеть, потенциально разрушительное воздействие на генетику в значительной степени не выявлено. Кроме того, с появлением генетически модифицированных растений и животных, генетическое загрязнение измененными организмами естественных популяций становится новой проблемой.

Было показано, что химические загрязнители, попадающие в системы животных, вызывают прямые изменения генетического разнообразия. Например, одно исследование выявило воздействие тяжелых металлов на металлургических заводах в Финляндии и России, а также радиоактивных изотопов при ядерной переработке. растение в России, чтобы вызвать увеличение генетического разнообразия диких популяций большой синицы и противодействие сокращению популяций пестрой мухоловка. Загрязнение воздуха, попадающее в окружающую среду с сталелитейных заводов в Гамильтоне, Онтарио, было связано с увеличением частоты генетических мутаций в потомстве как чаек, так и мышей. Эти результаты не локализованы. Подобные исследования, проведенные после аварии на Чернобыльской АЭС, сообщили о повышении частоты мутаций в популяциях птиц и грызунов. Тяжелые металлы были связаны с повреждением ДНК у популяций птиц и млекопитающих, которые показали повышенное количество генных мутаций в промышленных районах. Не было зарегистрировано никаких изменений физического состояния, поведения или выживаемости у этих видов; но эффекты были ограничены лишь несколькими поколениями.

Загрязнение окружающей среды вызывает ряд физических проблем у животных, в том числе повышенный уровень заболеваний, таких как рак, и изменение уровня гормонов и репродуктивной функции; хотя они не были связаны с генетическим изменением. С конца 1980-х годов симметрия тела использовалась как индикатор генетической закономерности и закономерности развития. Асимметрия - это физическое изменение, которое сигнализирует о генетической аномалии. У форели, мышей и птиц загрязнение окружающей среды приводит к асимметрии в виде увеличения физических признаков на одной стороне тела. Асимметрия проявляется во всех частях тела, но в большей степени в таких чертах, как украшения, которые используются для привлечения партнеров. У ласточек и зебровых зябликов птицы с асимметричным орнаментом размножаются меньше, а их потомство имеет более низкую выживаемость. По признакам, не влияющим на воспроизводство, таким как размер ноги у белок и мышей и размер плавника у форели, асимметрия приводит к повышенной восприимчивости к хищникам и снижению выживаемости. Генетически асимметрия также предполагает снижение генетического разнообразия, ведущее к неспособности должным образом реагировать на стресс.

Генетическое загрязнение происходит, когда дикие популяции смешиваются с генетически модифицированными организмами или подвергаются их влиянию. Что касается сельскохозяйственных культур, то дикие популяции вымирают, когда их вытесняют те, которые были изменены, чтобы стать устойчивыми к химическим веществам и потреблению насекомых. Виды насекомых также вымирают на местном уровне и демонстрируют более высокий уровень мутаций при питании зерновыми культурами, которые генетически модифицированы для производства инсектицидов. Это предполагает, что мутации и изменение выживаемости могут происходить и у других, более крупных травоядных. Бактерии, живущие на генетически модифицированных культурах в Индии, показали повышенную устойчивость к антибиотикам, один из которых широко используется для лечения туберкулеза в этом регионе. Повышение устойчивости бактерий может привести к увеличению распространения болезней среди людей. Генетическое загрязнение также может происходить в результате спаривания диких и модифицированных организмов с образованием гибридов. Это произошло в Соединенных Штатах, Индии и по всей Европе с растениями от горчицы до репы, редиса, масличный рапс и многое другое, но последствия этих генетических изменений для естественных популяций еще предстоит увидеть.

Некоторые популяции животных более восприимчивы к воздействию загрязнения, чем другие. Повышенная восприимчивость проявляется в более частом заболевании и снижении репродуктивной способности. Эти эффекты могут сочетаться, вызывая в конечном итоге исчезновение местных уязвимых популяций. У мышей восприимчивость к загрязнению озоном была связана с той же хромосомой, что и восприимчивость к частицам серы. Это предполагает повышенную вероятность локального исчезновения уязвимых популяций.

Загрязнение окружающей среды вызвало ряд генетических эффектов в микробном сообществе, от устойчивости к антибиотикам и противогрибковым препаратам до увеличения микробного разнообразия. Увеличение количества фармацевтических препаратов в водных системах заставляет микробы стать устойчивыми к более широкому классу противомикробных препаратов. Например, Э. coli, выделенная из Shipyard Creek в Южной Каролине, которая была загрязнена токсичными металлами и другими промышленными отходами, оказалась устойчивой к девяти различным классам антибиотиков. Поскольку микробы в окружающей среде изменяются и потенциально становятся более опасными и патогенными, их влияние на животных, с которыми они вступают в контакт, также изменится.