Як забруднення впливає на генетику тварин?

Забруднення навколишнього середовища включає підвищений вміст вуглецю та інших хімічних речовин в повітрі, стікання поживних речовин у сільському господарстві, фармацевтичні препарати відходи у водних системах, витік із звалищ, водойм людського калу, сміття в наземних та водних системах та все інше між. Хоча легко побачити вплив сміття на великих тварин, потенційно шкідливий вплив на генетику в основному не ідентифікований. Крім того, із появою генетично модифікованих рослин та тварин генетичне забруднення модифікованими організмами в природні популяції викликає занепокоєння.

Доведено, що хімічні забруднювачі, які потрапляють у системи тварин, викликають прямі зміни в генетичному різноманітті. Наприклад, одне дослідження виявило вплив важких металів з плавильних заводів у Фінляндії та Росії, а також радіоактивних ізотопів при ядерній переробці рослина в Росії спричинить збільшення генетичного різноманіття для диких популяцій великої синиці та протилежне зменшення популяцій печериць мухоловка. Забруднення повітря, що потрапляє в навколишнє середовище із металургійних комбінатів у Гамільтоні, Онтаріо, пов'язане зі збільшенням рівня генетичних мутацій у потомства як чайок, так і мишей. Ці результати не локалізовані. Подібні дослідження після аварії на Чорнобильській АЕС повідомили про збільшення частоти мутацій у популяціях птахів та гризунів. Важкі метали пов’язані з пошкодженням ДНК у популяціях птахів та ссавців, які показали підвищену кількість генних мутацій у промислових районах. Не було даних про фізичні зміни, поведінку чи рівень виживання цих видів; але ефекти були локалізовані лише для кількох поколінь.

Забруднення навколишнього середовища викликає ряд фізичних проблем у тварин, включаючи збільшення рівня захворюваності, таких як рак, а також зміна рівня гормонів і розмноження; хоча вони не були пов'язані з генетичними змінами. З кінця 1980-х років симетрія тіла використовується як показник генетичної закономірності та розвитку. Асиметрія - це фізична зміна, яка сигналізує про генетичні відхилення. У форелі, мишей та птахів забруднення навколишнього середовища призводить до асиметрії у вигляді збільшених фізичних рис на одній стороні тіла. Асиметрія зустрічається в усіх частинах тіла, але більше в таких рисах, як орнаменти, які використовуються для залучення партнерів. У ластівок і зебрових в’юрків птахи з асиметричним орнаментом менше розмножуються, а їх потомство має нижчі показники виживання. У ознак, які не впливають на розмноження, таких як розмір стопи у білок та мишей та розмір плавників у форелі, асиметрія спричиняє підвищену сприйнятливість до хижаків та зниження виживання. Генетично асиметрія також передбачає зменшення генетичного різноманіття, що веде до нездатності належним чином реагувати на стрес.

Генетичне забруднення відбувається, коли дикі популяції змішуються з генетично модифікованими організмами або зазнають впливу на них. Для сільськогосподарських культур дикі популяції вимирають, перемагаючи ті, які були модифіковані, щоб бути стійкими до хімічних речовин та споживання комахами. Види комах також вимирають на місцях і виявляють вищі показники мутації, харчуючись культурами, які генетично модифіковані для виробництва інсектицидів. Це свідчить про те, що мутації та змінене виживання можуть мати місце у інших, більших рослиноїдних тварин. Бактерії, що живуть на генетично модифікованих культурах в Індії, показали підвищену стійкість до антибіотиків, один з яких в основному використовується для лікування туберкульозу в регіоні. Зі збільшенням стійкості бактерій це може спричинити збільшення поширення хвороб у людській популяції. Генетичне забруднення може також відбуватися через спаровування диких та модифікованих організмів, виробляючи гібриди. Це сталося в США, Індії та по всій Європі з рослинами від гірчиці до ріпи, редьки, ріпаку та ін., але наслідки цих генетичних змін для природних популяцій ще невідомі.

Деякі популяції тварин більш сприйнятливі, ніж інші, до впливу впливу забруднення. Підвищена сприйнятливість проявляється у вигляді частіших захворювань та зниження рівня відтворення. Ці ефекти можуть поєднуватися, що спричиняє можливе вимирання місцевих, сприйнятливих груп населення. У мишей сприйнятливість до забруднення озоном пов'язана з тією ж хромосомою, що і сприйнятливість до частинок сірки. Це свідчить про підвищену ймовірність локального зникнення у сприйнятливих популяцій.

Забруднення навколишнього середовища спричинило низку генетичних ефектів у мікробному співтоваристві - від стійкості до антибіотиків та протигрибкових препаратів до збільшення мікробного різноманіття. Підвищена кількість фармацевтичних препаратів у водних системах викликає у мікробів стійкість до ширшого класу протимікробних препаратів. Наприклад, Е. coli, виділений із суднобудівного заводу в Південній Кароліні, який був забруднений токсичними металами та іншими промисловими відходами, виявився стійким до дев'яти різних класів антибіотиків. У міру того, як мікроби в навколишньому середовищі змінюються і потенційно стають більш вірулентними та патогенними, змінюватиметься і їх вплив на тварин, з якими вони контактують.