Kako onesnaževanje vpliva na genetiko živali?

Onesnaževanje okolja vključuje povečan delež ogljika in drugih kemikalij v zraku, odtok hranilnih snovi iz kmetij, farmacevtska industrija odpadki v vodnih sistemih, uhajanje z odlagališč, zbiralniki človeških iztrebkov, smeti v kopenskih in vodnih sistemih in vse v med. Čeprav je enostavno videti učinek smeti na velike živali, potencialno škodljivi učinki na genetiko v veliki meri niso identificirani. Poleg tega je s pojavom gensko spremenjenih rastlin in živali gensko onesnaženje s spremenjenimi organizmi v naravne populacije vse bolj zaskrbljujoče.

Dokazano je, da kemična onesnaževala, ki se prebijejo v živalske sisteme, povzročajo neposredne spremembe genetske raznovrstnosti. Na primer, ena študija je pokazala izpostavljenost težkim kovinam iz topilnic na Finskem in v Rusiji ter radioaktivnim izotopom iz jedrske predelave rastlin v Rusiji povzročil povečanje genske raznolikosti divjih populacij velikih sinic in nasprotno zmanjšanje populacij jame muharica. Onesnaževanje zraka, ki pada v okolje iz jeklarn v Hamiltonu v zvezni državi Ontario, je povezano s povečanjem stopnje genskih mutacij pri potomcih galebov in miši. Ti rezultati niso lokalizirani. Podobne študije po jedrski nesreči v Černobilu so poročale o povečanih stopnjah mutacij pri populacijah ptic in glodalcev. Težke kovine so povezane s poškodbami DNA pri populacijah ptic in sesalcev, ki so pokazale povišano število genskih mutacij na industrijskih območjih. O teh vrstah ni zabeleženih sprememb fizičnega stanja, vedenja ali preživetja; vendar so bili učinki lokalizirani le na nekaj generacij.

Onesnaževanje okolja povzroča številne fizične težave pri živalih, vključno z večjo stopnjo bolezni, kot je rak, ter spremenjeno raven in razmnoževanje hormonov; čeprav te niso povezane z genetsko spremembo. Od poznih osemdesetih let se telesna simetrija uporablja kot pokazatelj genetske in razvojne pravilnosti. Asimetrija je fizična sprememba, ki signalizira genetske nepravilnosti. Pri postrvi, miših in pticah onesnaženje okolja povzroči asimetrijo v obliki povečanih fizičnih lastnosti na eni strani telesa. Asimetrija se pojavlja v vseh delih telesa, bolj pa pri lastnostih, kot so okraski, ki se uporabljajo za privabljanje sopotnikov. Pri lastovkah in zebrastih ščinkavcih se ptice z asimetričnimi okraski manj razmnožujejo, njihovi potomci pa imajo nižje stopnje preživetja. Pri lastnostih, ki ne vplivajo na razmnoževanje, na primer velikosti stopal pri vevericah in miših ter velikosti plavuti pri postrvi, asimetrija povzroči večjo dovzetnost za plenilce in zmanjšano preživetje. Genetsko asimetrija kaže tudi na zmanjšano genetsko raznolikost, ki vodi do nezmožnosti ustreznega odziva na stres.

Genetsko onesnaženje nastane, ko se divje populacije pomešajo z gensko spremenjenimi organizmi ali nanje vplivajo. Pri poljščinah divja populacija izumre, če jo premagajo tiste, ki so bile spremenjene tako, da so odporne na kemikalije in porabo žuželk. Tudi vrste žuželk lokalno izumrejo in kažejo višje stopnje mutacij, ko se hranijo s pridelki, ki so gensko spremenjeni za proizvodnjo insekticidov. To nakazuje, da se lahko pri drugih, večjih rastlinojedih živalih pojavijo mutacije in spremenjeno preživetje. Bakterije, ki živijo na gensko spremenjenih pridelkih v Indiji, so pokazale večjo odpornost na antibiotike, od katerih se ena v veliki meri uporablja za zdravljenje tuberkuloze v regiji. Ko se odpornost bakterij poveča, lahko povzroči povečanje širjenja bolezni v človeški populaciji. Do genskega onesnaženja lahko pride tudi s parjenjem divjih in spremenjenih organizmov, ki proizvajajo hibride. To se je zgodilo v ZDA, Indiji in po vsej Evropi z rastlinami od gorčice do repe, redkve, oljne repice in še več, vendar posledice teh genskih sprememb za naravne populacije še niso razvidne.

Nekatere populacije živali so bolj dovzetne za učinke izpostavljenosti onesnaženju kot druge. Povečana dovzetnost se kaže v obliki pogostejših bolezni in zmanjšane stopnje razmnoževanja. Ti učinki se lahko kombinirajo in povzročijo morebitno izumrtje lokalnih dovzetnih populacij. Pri miših je dovzetnost za onesnaževanje z ozonom povezana z istim kromosomom kot dovzetnost za delce žvepla. To kaže na večjo verjetnost lokaliziranega izumrtja dovzetnih populacij.

Onesnaževanje okolja je v mikrobni skupnosti povzročilo številne genetske učinke, od odpornosti na antibiotike in proti glivicam do vse večje mikrobne raznolikosti. Povečane količine zdravil v vodnih sistemih povzročajo, da mikrobi postanejo odporni na širši razred protimikrobnih zdravil. Na primer, E. coli, izoliran iz ladjedelnice Creek v Južni Karolini, ki je bila onesnažena s strupenimi kovinami in drugimi industrijskimi odpadki, je dokazano odporen na devet različnih razredov antibiotikov. Ko se mikrobi v okolju spremenijo in postanejo bolj virulentni in patogeni, se bo spremenil tudi njihov učinek na živali, s katerimi pridejo v stik.