Исследования Калифорнийского университета в Дэвисе проливают свет на этот вопрос
Крошечная рыбка с прозрачными эмбрионами помогает исследователям Калифорнийского университета в Дэвисе понять, как воздействие сырой нефти и антипиренов может влиять на поведение, рост скелета, здоровье сердца и другие внутренние функции у потомства и последующих поколений.
Исследование, проведённое на нескольких поколениях атлантической моллинезии (киллифиша), было опубликовано в трёх статьях в журнале Environmental Science & Technology.
Работа, некоторые исследования которой датируются 2010 годом, когда произошёл разлив нефти Deepwater Horizon у побережья Мексиканского залива, позволяет понять, как токсическое воздействие — даже кратковременное — может развиваться со временем у многих видов.
«Мы должны расширить наше представление о рисках», — сказал профессор Эндрю Уайтхед, заведующий кафедрой экологической токсикологии и старший автор статей. «Токсическое воздействие может иметь последствия, которые выходят далеко за пределы жизни непосредственно подвергшихся воздействию особей».
Исследователи сосредоточились на киллифише, потому что они важны с экологической точки зрения и были наиболее многочисленным видом в заболоченных районах, пострадавших от разлива нефти Deepwater Horizon. Их эмбрионы прозрачны, что позволяет наблюдать изменения в развитии под микроскопом. Их генетика, функции генов, клеточная биология и биология развития очень похожи на человеческую и других диких животных.
«Те же гены и клеточная биология, которые регулируют сердце, мозг и развитие скелета у рыб, такие же, как и у человека», — сказал Уайтхед.
Уайтхед начал свои исследования разливов нефти в 2010 году, когда в результате аварии Deepwater Horizon в Мексиканский залив было выброшено более 3 миллионов галлонов сырой нефти. Исследователи подвергли киллифиша воздействию нефти Deepwater Horizon и сравнили их потомство с потомством необлученных взрослых особей.
Они обнаружили, что если родители подвергались воздействию нефти, то у их потомства первого поколения наблюдалось изменение функционирования генов, влияющих на нервные процессы и работу мозга. У второго поколения после воздействия гены, влияющие на работу сердца, отличались от генов киллифиша, чьи родители или прародители не подвергались воздействию. Также рост и форма скелета были затронуты этим первоначальным воздействием как у первого, так и у второго поколения потомства.
«Воздействие повлияло на форму тела и функцию многих сотен генов спустя много лет и как минимум через два поколения», — сказал Уайтхед. «Это довольно устойчивое воздействие».
Исследование антипиренов было сосредоточено на полибромированном дифениловом эфире (ПБДЭ), который в основном был выведен из употребления из-за своей токсичности, но всё ещё производится в Азии и повсеместно присутствует в воздухе, почве, окружающей среде, дикой природе и у людей. Он может проникать через плаценту в грудное молоко и яйца.
«У каждого из нас в организме обнаруживаются антипирены», — сказал Уайтхед. «Они повсюду в окружающей среде».
Исследователи изучили нейроповеденческие и молекулярные эффекты ПБДЭ. В одной группе взрослых рыб подвергли воздействию ПБДЭ через пищу, что передало химическое вещество потомству. Другая группа состояла из эмбрионов, подвергшихся прямому воздействию загрязнённой воды. У потомства облученных рыб исследователи измерили различные аспекты поведения, которые представляют функцию мозга, и молекулярные эффекты в мозге.
В обеих группах исследователи заметили, что у поколения после воздействия поведение было изменено. Подвергнутые воздействию матери передавали химические вещества своему потомству, так что воздействие начиналось на самых ранних стадиях развития. Это оказало долгосрочное влияние на поведение и молекулярные функции в мозге. Даже если рыба подвергалась воздействию всего одну неделю во время развития, а затем всю оставшуюся жизнь содержалась в чистой воде, её потомство унаследовало изменённое поведение.
«Это очень узкое окно воздействия во время развития влияет на ваших детей», — сказал Уайтхед.
Николь Макнабб-Келада, которая получила докторскую степень в Калифорнийском университете в Дэвисе и является первым автором статей о ПБДЭ, назвала долгосрочные эффекты удивительными: «Было поразительно увидеть, что как материнское, так и экологическое воздействие в раннем возрасте вызвали изменения в течение жизни и у следующего поколения, каждое по-своему, показывая множественные пути, по которым эти химические вещества могут оказывать длительное воздействие», — сказала она.
Разливы нефти, которые содержат химические вещества, аналогичные тем, что присутствуют в загрязнённом воздухе, и антипирены, часто встречаются в окружающей среде. Это исследование даёт представление о том, как люди, рыбы и другие виды страдают от загрязнения, которое может длиться поколениями.
«Наследие токсического воздействия может быть долгим — гораздо дольше, чем люди склонны думать, и гораздо дольше, чем это учитывают наши регулирующие структуры», — сказал Уайтхед. «Если мы хотим разумно подходить к общественному здравоохранению и здоровью дикой природы, мы должны думать об этих долгосрочных последствиях и ориентировать нашу науку на их обнаружение, как причин, так и последствий. Необходимое вмешательство — это предотвращение воздействия в первую очередь».