Biologai apstulbę: žuvys kuo ramiausiai plaukioja vandenyje, kurio užterštumas tūkstančius kartų didesnis už mirtiną dozę

Paprastasis fundulas (Fundulus heteroclitus) — nedidelė dančiakarpių būrio tropinė žuvis, gyvenanti jūrose, upių deltose ir sūriose rytinės JAV pakrantės pelkėse. Kai kurie pakrantės ruožai stipriai užteršti pramonės atliekomis. Dauguma šių atliekų toksiškos, o jų lygis vandenyje dažnai siekia mirtiną. Nepaisant vis stiprėjančios taršos, daugybė fundulų populiacijų ir toliau gyvena netgi stipriai užterštuose vandens telkiniuose ir prisitaikė prie taršos. Daugelyje tokių telkinių tarša tūkstančius kartų didesnė, nei galėtų išgyventi žuvys iš švarių telkinių.

Siekdami išsiaiškinti, kokie genetiniai pokyčiai įvyko, fundulams adaptuojantis prie taršos, tyrėjai nuskaitė 384 žuvų iš keturių stipriai užterštų ir keturių neužterštų vandens telkinių genomus. Kad galėtų išanalizuoti genų ekspresiją, tyrėjai taipogi nuskaitė transkriptomas (visas RNR).

Užterštuose telkiniuose gyvenančių žuvų genomuose aptikti šimtai pakitimų, siejamų su atsparumu taršai. Kai kurios adaptacijos buvo unikalios kiekvienai populiacijai. Tačiau dauguma skirtingų populiacijų pokyčių sutapo, nors susidarė nepriklausomai. Tad galima daryti pagrįstą prielaidą apie atsparumo teršalams konvergentinę evoliuciją.

Dauguma aptiktų genetinių pokyčių buvo susitelkę aril-angliavandenilinio(AHR) receptoriaus signalinio kelio genuose. „Įprastose“, švariuose telkiniuose gyvenančiose žuvyse šis signalinis kelias atlieka daugybę funkcijų. Viena iš jų — apsauga nuo toksinų, tarp kurių ir aromatiniai junginiai. Siekdami patikrinti, kaip šis signalinis kelias veikia įprastose ir atspariose teršalams žuvyse, tyrimo autoriai ir vienas ir kitas augino švariame vandenyje ir paskui pridėdavo toksiškų medžiagų. Paaiškėjo, kad, kaip ir galima buvo tikėtis, įprastose žuvyse aktyvavosi daugybė AHR kelio genų: žuvys bandė susidoroti su toksinais. Tuo tarpu atsparių teršalams žuvų AHR signalinis kelias niekaip nereagavo — tai yra, buvo jiems nejautrus.

Tokią adaptaciją galima paaiškinti tuo, kad toksinų sukeltas AHR kelio aktyvavimas ankstyvose žuvų vystymosi stadijose stipriai sutrikdo vystymąsi, dėl kurio embrionai ir mailius žūsta. Atsparioms užteršimui žuvims šio signalinio kelio jautrumas „išsijungdavo“, ir toksinai žuvų vystymosi netrikdydavo. Be to, kadangi apsauga nuo toksinų – toli gražu ne vienintelė AHR signalinio kelio funkcija, atspariose taršai žuvyse įvyko ir daugybė kitų signalinių kelių genetinių pokyčių, kompensuojančių AHR kelio išsijungimą. O būtent, apsaugą nuo toksinų, kurią įprastose žuvyse vykdo AHR kelias, perėmė kitos molekulinės kaskados.

Įdomu, kad skirtingose populiacijose AHR kelias išjungtas skirtingomis mutacijomis. Kitaip tariant, atsparumo teršalams evoliucijos rezultatas buvo vienas, tačiau pasiektas jis skirtingais būdais. Tačiau nuostabiausia, kaip sparčiai šie pokyčiai įvyko. Vandens telkiniai, kuriuose dabar gyvena fundulai, pradėti teršti tik šeštajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje, tad visos šios adaptacijos radosi vos per kelias dešimtis kartų̃. Tai įvyko dėl dviejų faktorių. Visų pirma, jau pačioje pradžioje fundulų genetinė įvairovė buvo itin didelė, tad evoliucija turėjo, iš ko rinktis. Antra, fundulai — teritorinės, nelinkusios migruoti žuvys, dėl to jų prisitaikymo prie taršos genai nesimaišo su įprastų žuvų genais.

S. Dolotovskaja

nplus1.ru