Из-за древнего генного выкрутаса морские звери помрут от пестицидов

Палеогеновый период шел своим чередом, сухопутное зверье осваивало водные просторы. Копытные потихоньку превращались в китообразных, кузены хоботных завыли сиренами, а родичи медведей породили моржей, тюленей, морских львов да котиков. Тела водолюбивых бестий приобрели обтекаемые черты, конечности обернулись ластами, нюх за ненадобностью утратился. Гены тоже менялись похожим образом у всех трех групп: многие из них стали эволюционировать быстрее, другие решили притормозить, а иные и вовсе исчезли (например, связанные с обонянием).

Среди последних неожиданно оказался и ген PON1, выяснили биологи из Питтсбургского университета (США). Производимый им фермент работает как антиоксидант и разрушает окисленные жирные кислоты и холестерин, которые при немерном накоплении могут спровоцировать воспалительные процессы и сердечные болезни. Ген крайне важен для здоровья и имеется у большинства млекопитающих, в том числе и у людей. Совершенно непонятно, почему каждый раз, как звери устремляются в водную среду, он норовит сбежать из генома.

Флоридский ламантин потерял ген PON1 и вот что вышло. Фото: Wayne Lynch.

Возможно, это как-то связано с задерживанием дыхания под водой. Ныряющие животные наполняют тела кислородом и уходят под воду надолго, а когда снова выныривают, весь тот кислород уже отсутствует, ибо потрачен по назначению. Люди так не умеют – даже если они не задохнутся, нестабильные молекулы кислорода заполонят организм и устроят клеткам знатную взбучку. А вот киты с этими регулярными перепадами отлично справляются, так как массово производят ферменты, которые устраняют молекулы кислорода до того, как они изрядно навредят организму. Быть может, из-за этого PON1 остался не у дел – какие-то другие бдительные ферменты взяли на себя работу, которая прежде выполнялась им. Со временем он стал мутировать и разрушаться, а потом и вовсе исчез, а животные даже не заметили его потери – все так же ныряли и выныривали без всяких жизненных проблем.

Как бы там ни было, результат налицо: у всех сухопутных млекопитающих есть рабочий ген PON1, а водные – киты, ламантины и тюлени – независимо утратили его в период 64 – 21 млн лет назад. Помимо них ученые также не обнаружили гена у полуводных зверушек вроде каланов и бобров. По каким-то причинам PON1 никому из них оказался не нужен, и большую часть их эволюционного бытия его отсутствие было для них совершенно непринципиально.

И вот появились люди. К середине прошлого века они доэволюционировали до того, что стали производить фосфорорганические соединения – не собственными физиологическими усилиями, разумеется, а с помощью славной науки химии. Фосфорорганические вещества весьма успешно и жестоко убивают животных, воздействуя на нервную систему, поэтому на их основе ученые стали радостно разрабатывать нервно-паралитические яды, такие как зарин и новичок, и инсектициды, такие как хлорофос и дихлофос. Сегодня фосфорорганику широко используют в качестве пестицидов, которые мало-помалу загрязняют окружающую среду.

И так уж получилось, что главной звериной защитой против этих веществ является PON1, которого у водных и полуводных млекопитающих нет. По удачному совпадению, та же химическая реакция, что позволяет белку PON1 разрушать жирные кислоты, способствует и нейтрализации нескольких фосфорорганических пестицидов. Когда ученые проанализировали кровь дельфинов афалин, ламантинов, бобров и других любителей подводного плавания, то с печалью констатировали, что почти никому из этих зверушек не удалось нейтрализовать хлорпирифос и диазинон – два распространенных инсектицида, которыми исследователи предварительно отравили подопытных. Генно-модицифированные мыши, у которых ген PON1 отключили, также не справились – в отличие от обычных мышей, а также хорьков, овец и коз.

Подумать только: миллионы лет утрата PON1 казалась безобидной шалостью эволюции, и за какие-то жалкие десятилетия она вдруг обернулась фатальным упущением. Могучие киты, интеллектуальные дельфины, харизматичные дюгони, приветливые тюлени, трудолюбивые бобры, милые и пушистые каланы, а также моржи оказались несправедливо уязвимы к ядам, которые существуют меньше века.

Насколько они уязвимы – как часто сталкиваются с фосфорорганической отравой в дикой природе и какие дозы для них губительны, – никто даже не знает. Никто не отслеживает концентрации этих соединений в крови морских животных – в природоохранных организациях уверены, что они «довольно быстро метаболизируются в организме и, если не попали туда в огромных дозах, не представляют значительной угрозы».

«У людей имеется представление, что млекопитающие восприимчивы к пестицидам в больших дозах, но морские млекопитающие могут оказаться восприимчивы и к малым дозам, – полагает Уинн Мейер, первый автор научной статьи о пропаже PON1. – Необходимо собрать данные о том, сколько этих веществ попадает в окружающую среду и накапливается в организмах животных».

Во Флориде, где указанными пестицидами щедро удобряют плантации, они могут легко смываться в прибрежный океан, а там живут симпатичные и добродушные американские ламантины. Что, если экстремальное нашествие вредителей спровоцирует фермеров на столь радикальные меры, что спустя какое-то время ламантины вереницей отправятся вслед за своими родственницами стеллеровыми коровами – в лучший из миров?


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научная статья: Science (Meyer et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Тюлень-монах спит под водой
Блювалы-пигмеи по непонятным причинам прибавили басы
Омнигенная модель: что если любой ген влияет почти на все?


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение