Hur påverkar förorening djurgenetik?

Föroreningar i miljön inkluderar ökat kol- och andra kemikalier i luften, avrinning av jordbruksnäringsämnen, läkemedel avfall i akvatiska system, läckage från deponier, reservoarer av mänsklig avföring, skräp i mark- och akvatiska system och allt i mellan. Även om det är lätt att se effekten av skräp på stora djur, är de potentiellt skadliga effekterna på genetik i stort sett oidentifierade. Dessutom, med tillkomsten av genetiskt modifierade växter och djur, är genetisk förorening av modifierade organismer i naturliga populationer ett växande problem.

Kemiska föroreningar som tar sig in i djurens system har visat sig orsaka direkta förändringar av genetisk mångfald. En studie fann till exempel exponering för tungmetaller från smältverk i Finland och Ryssland samt radioaktiva isotoper från kärnkraftsförädling växt i Ryssland för att orsaka en ökning av den genetiska mångfalden för vilda populationer av högmejsen och en motsatt minskning av populationerna av pied flugsnappare. Luftföroreningar som faller in i miljön från stålverk i Hamilton, Ontario, har kopplats till en ökning av graden av genetiska mutationer hos avkommorna till både måsar och möss. Dessa resultat är inte lokaliserade. Liknande studier efter kärnkraftsolyckan i Tjernobyl rapporterade ökade mutationshastigheter i fåglar och gnagare. Tungmetaller har kopplats till DNA-skador i fågel- och däggdjurspopulationer, som har visat ett ökat antal genmutationer i industriområden. Det har inte registrerats några fysiska förändringar, beteenden eller överlevnad hos dessa arter. men effekterna har lokaliserats till bara några få generationer.

Miljöföroreningar orsakar ett antal fysiska problem hos djur, inklusive ökade sjukdomshastigheter, såsom cancer, och förändrade hormonnivåer och reproduktion. även om dessa inte har kopplats till en genetisk förändring. Sedan slutet av 1980-talet har kroppssymmetri använts som en indikator på genetisk och utvecklingsmässig regelbundenhet. Asymmetri är en fysisk förändring som signalerar genetisk abnormitet. I öring, möss och fåglar resulterar miljöföroreningar i asymmetri, i form av förstorade fysiska egenskaper på ena sidan av kroppen. Asymmetri förekommer i alla delar av kroppen, men mer i drag som ornament som används för att locka kompisar. I svalor och zebrafinkar reproducerar fåglar med asymmetriska ornament mindre och deras avkommor har lägre överlevnadsnivåer. I egenskaper som inte påverkar reproduktionen, som fotstorlek i ekorrar och möss och fenstorlek i öring, orsakar asymmetri en ökad känslighet för rovdjur och minskad överlevnad. Genetiskt antyder asymmetri också minskad genetisk mångfald vilket leder till oförmåga att reagera på lämpligt sätt på stress.

Genetisk förorening uppstår när vilda populationer blandas med eller påverkas av genetiskt modifierade organismer. För grödor utrotas vilda populationer när de utkonkurreras av de som har modifierats för att vara resistenta mot kemikalier och konsumtion av insekter. Insektsarter utrotas också lokalt och visar högre mutationshastigheter när de matas på grödor som är genetiskt modifierade för att producera insektsmedel. Detta antyder att mutationer och förändrad överlevnad kan förekomma i andra större växtätare. Bakterier som lever på genetiskt modifierade grödor i Indien har visat ökad resistens mot antibiotika, varav en ofta används för att behandla tuberkulos i regionen. När bakterieresistensen ökar kan det leda till att sjukdomsspridningen i den mänskliga befolkningen ökar. Genföroreningar kan också uppstå genom parning av vilda och modifierade organismer som producerar hybrider. Detta har inträffat i USA, Indien och hela Europa med växter från senap till rov, rädisa, våldtäkt med mera, men konsekvenserna av dessa genetiska förändringar för naturliga populationer har ännu inte setts.

Vissa djurpopulationer är mer mottagliga än andra för effekterna av exponering för föroreningar. Ökad känslighet dyker upp i form av vanligare sjukdom och minskad reproduktionshastighet. Dessa effekter kan kombineras och orsaka eventuell utrotning av lokala, mottagliga befolkningar. Hos möss har känsligheten för ozonföroreningar kopplats till samma kromosom som känslighet för svavelpartiklar. Detta antyder en ökad sannolikhet för lokal utrotning i känsliga populationer.

Miljöföroreningar har orsakat ett antal genetiska effekter i det mikrobiella samhället, från antibiotikaresistens och antisvampresistens till ökande mikrobiell mångfald. Ökade mängder läkemedel i vattensystem utmanar mikrober att bli resistenta mot en bredare klass av antimikrobiella läkemedel. Till exempel E. coli isolerad från Shipyard Creek i South Carolina, som förorenades av giftiga metaller och annat industriavfall, har visat sig vara resistent mot nio olika klasser av antibiotika. När mikrober i miljön förändras och potentiellt blir mer virulenta och patogena kommer deras effekt på djuren de kommer i kontakt med att också förändras.