Некоторые виды рыб приспособились к жизни в сильно загрязнённых токсическими веществами водах. Исследование генома этих видов даёт знание о том, какие генетические особенности связаны с чувствительностью организма животных к токсинам.
Атлантический киллифиш (англ. Atlantic killifish, лат. Fundulus heteroclitus) — рыба, которая живёт в приливных болотах вдоль восточного побережья Соединённых Штатов. Это места, сильно пострадавшие от загрязнения промышленными химическими веществами.
Киллифиши, как правило, чувствительны к воздействию химических веществ и токсинов, но у популяции в целом есть тайное оружие: чрезвычайно высокий уровень генетического разнообразия, редко встречающийся у позвоночных, но обычный для других живых существ, например, для насекомых.
Именно генетическое разнообразие делает такой сложной задачу борьбы с насекомыми-вредителями и растениями-сорняками.
Быстрые эволюционные изменения дают возможность виду Fundulus heteroclitus, по сравнению с другими рыбами, быть до 8000 раз менее восприимчивым к воздействию токсинов. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Science.
В ходе исследования специалисты нескольких институтов США и Великобритании секвенировали полные геномы 384 представителей вида, выловленных в районах, которые были сильно загрязнены в 1950-е и 1960-е годы сложной смесью промышленных загрязнителей, включая диоксины, тяжёлые металлы, углеводороды и другие химические вещества.
В ходе работы были определены десятки генов, способствующих стойкости рыб к воздействию химических веществ, а также несколько ключевых мутаций, которые, как представляется, имеют большое значение для возникновения устойчивости к загрязнению в каждой из популяций.
По словам одного из авторов исследования, Эндрю Уайтхеда (Andrew Whitehead), данная работа может помочь определить, какие гены регулируют чувствительность к химическим веществам и в организме человека, а также понять, как люди могут реагировать на различные загрязнители.
Ценность исследования заключается в том, что мутации были найдены и изучены у диких животных в их естественной среде обитания. Хотя рыбы не слишком похожи на людей, у нас есть и многие общие черты, например, в строении сердца, что позволяет применить некоторые выводы исследования к человеческой популяции. Чувствительность непосредственно человека к химическим веществам изучать сложно, так как есть множество факторов, таких как диета и образ жизни, которые могут влиять на результат. Рыбы же в их естественной среде обитания подвергаются одним и тем же воздействиям, и гораздо легче определить, как на них влияет фактор загрязнения.
Исследование также показывает, что другим видам животных будет значительно труднее адаптироваться к быстрым изменениям окружающей среды, глобальному потеплению и загрязнению, отмечает Уайтхед. Он также замечает, что несмотря на то, что мутации, помогающие сопротивляться ядам, найдены, полная картина генетических изменений, за этим стоящая, не раскрыта. У каждой мутации могут быть побочные эффекты, которые нейтрализуются другими мутациями. Сложность этого механизма, по словам исследователя, делает невозможной целенаправленную генетическую модификацию сложных организмов на данном этапе развития науки.