Gyors evolúcióval menekül a környezetszennyezés elől egy halfaj

2016.12.23. 12:16

Íme a szennyezett vizekben élő hal, amely néhány évtized alatt a legdurvább méreganyagokhoz is alkalmazkodott. Mi a titka, és vajon tanulhatunk-e belőle?

Az ember szennyezi a vizeket, az evolúció meg a szemünk láttára keményen dolgozik, hogy megmentse az ott élő halakat. A guppik rokonságába tartozó atlanti fogaspontyok pár évtized alatt úgy „megacélozódtak", hogy immár többféle méreganyagból is elviselik az elvileg halálos koncentrációt – számolnak be róla a University of California (UC), Davis kutatói a Science magazin hasábjain.

Míg sok más faj számára az ember okozta környezeti változások gyorsabban zajlanak annál, semhogy az evolúciójuk lépést tudna tartani velük, az USA keleti partvidékének szennyezett torkolati vizeiben élő atlanti fogaspontyok megdöbbentően alkalmazkodóképesnek bizonyultak: az ipari szennyezőanyagok olyan koncentrációját tűrik el, amely bármely más halra nézve végzetes volna. Az atlanti fogasponty konkrétan akár 8000-szer ellenállóbb tud lenni bizonyos mérgekkel szemben, mint egy átlagos hal. S bár a fajnak gazdasági szempontból közvetlenül nincs jelentősége, fontos táplálékot jelent más fajok számára, és szennyezéstűrése miatt környezeti indikátornak is tekintik.

Mi az atlanti fogaspontyok trükkje? A kiemelkedően magas fokú genetikai változatosság, amely minden eddig vizsgált gerincesén túltesz – beleértve az embert is. S minél nagyobb a genetikai változatosság, annál gyorsabban tud haladni az evolúció. A nagy genetikai sokféleség a magyarázat arra, miként tudnak a rovarok és gyomnövények egy-egy irtószerrel szemben, a kórokozók pedig az ellenük tervezett gyógyszerekkel szemben villámgyorsan ellenállóvá válni.

De nem minden faj olyan ügyes vagy szerencsés, mint az atlanti fogasponty. „Most biztos lesz, aki azt mondja magának: na, milyen jó, ezek szerint a fajok a környezetkárosításra válaszul evolválni tudnak! De sajnos a legtöbb olyan faj, amelynek a megőrzésére törekszünk, nem rendelkezik a genetikai változatosságnak azzal a szintjével, amely lehetővé tenné a számára, hogy a gyors környezeti változásokat kövesse" – figyelmeztet Andrew Whitehead, a UC Davis környezeti toxikológiai tanszékének munkatársa és a cikk vezető szerzője. Ezért aztán az evolúció nem ad felmentést a környezetszennyezésért minket terhelő felelősség alól, és nem tudja megoldani az általunk teremtett problémát.

Atlanti fogasponty (Fundulus heteroclitus)Forrás: Andrew Whitehead/UC Davis

A UC Davis tudósai csaknem 400 atlanti fogasponty-példány teljes genomszekvenciáját határozták meg; az egyedek részben szennyezett, részben szennyezésmentes élőhelyekről származtak. A szennyezett területeken az 1950-es, '60-as évek óta folyamatosan jutnak a legkülönbözőbb ipari szennyezőanyagok – többek között dioxinok, nehézfémek és szénhidrogének – az élővizekbe.

A genetikai elemzés kimutatta, hogy az atlanti fogasponty szokatlan mértékű genetikai sokfélesége különösen kedvező feltételeket teremt a faj számára a radikálisan megváltozott körülmények túléléséhez. A különböző szennyezett élőhelyekről származó populációkban a szennyezéstűrés evolúciója rendkívül hasonló genetikai változásokon keresztül zajlott, ami egyrészt arra utal, hogy a faj génállománya már eleve tartalmazta az alkalmazkodáshoz szükséges genetikai variációt, másrészt pedig arra, hogy az evolúció csak korlátozott számú megoldást tud kínálni a környezetszennyezés kihívására.

Az is kiderült a genomok elemzéséből, hogy a szennyezett vizekben élő, toxintűrő populációk genetikai változatossága lecsökkent a tiszta vizekben élő, így feltehetően az eredeti állapotot tükröző népességekhez képest. Ez annak a jele, hogy a szennyezett területeken a populációk mérete lecsökkent, és a környező populációkkal való genetikai információcsere lehetősége korlátozottá vált.

Forrás: AFP

A tanulmány megteremtette az alapját azoknak a jövőbeni vizsgálatoknak, amelyek kideríthetik, milyen génváltozatok felelősek az egyes méreganyagokkal szembeni tolerancia kialakulásáért. Ezen keresztül pedig bepillantást nyerhetünk abba, hogy az emberi vagy állati egyedek közti genetikai különbségek hogyan állíthatók párhuzamba a környezeti vegyületekre való érzékenység terén tapasztalható egyedi különbségekkel.

„Ha megismerjük azokat a géneket, amelyek egy másik, hozzánk hasonló gerincesben védetté, vagy éppen sebezhetővé tesznek egy adott vegyülettel szemben, talán jobban megértjük majd, miért reagálnak az egyes emberek eltérően arra a vegyületre attól függően, hogy e fontos géneknek melyik génváltozatát birtokolják" – hangsúlyozta Whitehead.

A géneknek az ún. aril-szénhidrogén receptor (aryl hydrocarbon receptor, AHR) jelátviteli útvonalhoz tartozó csoportja különösen jelentősnek tűnik az atlanti fogaspontyok esetében a környezetszennyezés túlélése szempontjából. A jelek szerint e gének kiiktatása előnyt nyújt a méreganyagokkal szennyezett környezetben; a hormonháztartásban, immunszabályozásban, sejtciklus-szabályozásban és egyéb élettani folyamatokban betöltött szerepük kiesését pedig kompenzáló hatású mutációk ellensúlyozzák.