Zanieczyszczenie rtęcią i jego wpływ na życie amazońskich ptaków
Stężenie rtęci, trzeciego najbardziej toksycznego metalu po arsenie i ołowiu, nadal rośnie z powodu działalności człowieka, co stanowi poważne zagrożenie dla ekosystemów na całym świecie. Metale ciężkie utrzymują się w środowisku, gromadzą w tkankach zwierzęcych, zwielokrotniają stężenie w łańcuchu pokarmowym i mają liczne niekorzystne skutki dla zdrowia ludzi i zwierząt. Rzemieślnicze wydobycie złota na małą skalę (ASGM) jest uważane za jedno z największych źródeł emisji rtęci w zachodniej Amazonii, gdzie w wyniku tego sposobu wydobycia znacznie wzrosło gromadzenie się rtęci w zbiornikach wodnych. Zrozumienie zmian genomu wywołanych ekspozycją na rtęć, wraz z jej ewolucyjnym wpływem na populacje i gatunki w czasie, pomoże oszacować koszty dla dzikiej przyrody i ekosystemów. Pokaże to również, jak bardzo społeczności ludzkie są narażone na podobne ryzyko. „Identyfikując mechanizmy, dzięki którym ptaki przystosowują się do długotrwałego zanieczyszczenia rtęcią, możemy opracować strategie łagodzenia tego wpływu na ptaki, ludzi i inne gatunki” — mówi Tali Magory Cohen, główny badacz projektu AMAZON_MERCURY, wspieranego przez program działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Sekwencjonowanie genomu wskazuje na ewolucyjną reakcję na środowiskową rtęć
Projekt koncentrował się na: ptakach rybożernych, głównie zimorodkach; owadożernych, głównie nadobniczce zielonobiałej; oraz ptakach ziarnożernych, głównie kardynałkach czarnogardłych. Gatunki te najlepiej reprezentują ten region, ponieważ są stosunkowo liczne i różnią się wielkością (14–304 g). Magory Cohen, która prowadziła swoje badania w Centrum Hologenomiki Ewolucyjnej na Uniwersytecie w Kopenhadze, pod opieką Toma Gilberta, wyjaśnia, że zespół złapał kilka dodatkowych gatunków tam, gdzie było to możliwe i zgodne z pozwoleniami. Poprzez sekwencjonowanie genomu (DNA) i transkryptomu (RNA) ptaków, zespół projektu AMAZON_MERCURY zbadał różne perspektywy zachodzących zmian ewolucyjnych. Jak podkreśla: „Chociaż generalnie zmiany genomowe reprezentują zmiany zachodzące przez wiele pokoleń, zmiany w transkryptomie można zmierzyć u danego osobnika i są one uważane za bardziej bezpośrednie”. We współpracy z Uniwersytetem Kalifornijskim w Davis, gdzie była pod opieką przez Rachael Bay, Cohen mierzyła rtęć zarówno w próbkach środowiskowych, jak i biologicznych. Chciała zbadać korelację między rtęcią dostępną w środowisku a stężeniami w tkankach ptaków, takich jak krew i pióra. „Porównaliśmy poziomy rtęci między historycznymi okazami a współczesnymi próbkami ptaków schwytanych w tym samym regionie, aby zrozumieć rolę ostatnich procesów ASGM jako źródła zanieczyszczenia rtęcią”.
Wpływ rtęci na niechronione obszary zachodniej Amazonii
Projekt wykazał, że poziom rtęci w osadach jeziornych był wyższy na obszarach niechronionych, gdzie prowadzono rzemieślnicze wydobycie złota. Było to zgodne ze znanymi biochemicznymi procesami metylacji rtęci jonowej przez bakterie osadu. Poziomy rtęci u ptaków były znacznie wyższe u tych schwytanych na obszarach niechronionych, natomiast poziomy hormonu stresu, kortykosteronu, były znacznie niższe u ptaków z wyższym obciążeniem rtęcią, co sugeruje, że ich zdrowie było osłabione. Cohen zidentyfikowała również geny, które są aktywowane w różny sposób u ptaków z wysokim poziomem rtęci. Wiele z tych genów było powiązanych z aktywnością enzymatyczną i funkcjami komórkowymi, a niektóre zostały wcześniej zidentyfikowane w związku z reakcjami na toksyczność. Jak zauważa badaczka: „Sugeruje to, że jednym z mechanizmów biorących udział w odpowiedzi na długotrwałą ekspozycję na rtęć jest regulacja ekspresji określonych genów, co prowadzi do bezpośredniego wpływu na jednostkę i prawdopodobnie pośredniego wpływu na populację ptaków i ogólną różnorodność biologiczną”. Jak można się było spodziewać, biorąc pod uwagę dotychczasową wiedzę na temat charakterystyki zwielokrotniania stężenia rtęci w łańcuchu pokarmowym, ptaki rybożerne były najbardziej dotknięte zanieczyszczeniem środowiska rtęcią. W porównaniu do owadożernych i ziarnożernych, wykazywały one najwyższe stężenie rtęci w tkankach, najbardziej znaczące zmiany w poziomie hormonów stresu i najbardziej zauważalne różnice we wzorcach ekspresji genów. „Trzeba też zdać sobie sprawę, że chociaż przyglądaliśmy się ptakom, wpływ na zdrowie i konsekwencje ewolucyjne mogą być również istotne dla ludzi. Nasze dowody sugerują, że zanieczyszczenie środowiska rtęcią stanowi zagrożenie dla bioróżnorodności” — wyjaśnia Cohen.
Słowa kluczowe
AMAZON_MERCURY, zanieczyszczenie rtęcią, życie ptaków w Amazonii, sekwencjonowanie genomu, ewolucja, ptaki rybożerne, zimorodki, ptaki owadożerne, nadobniczka zielonobiała, ptaki ziarnożerne, kardynałek czarnogardły, bioróżnorodność
