Według nowego badania przeprowadzonego przez biologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, Atrazyna, jeden z najczęściej stosowanych pestycydów na świecie, sieje spustoszenie w życiu seksualnym dorosłych żab, powodując kastrację trzech czwartych z nich i zamieniając jedną na dziesięć w samice.
Tyrone B. Hayes z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, profesor biologii integracyjnej, donosi, że 75 procent poddanych kastracji chemicznej jest zasadniczo „martwych” z powodu ich niezdolności do rozmnażania się na wolności.
„Tym samcom żab brakuje testosteronu i wszystkiego, co kontroluje testosteron, w tym nasienia. Tak więc ich płodność w niektórych przypadkach wynosi zaledwie 10 procent, i to tylko wtedy, gdy wyizolujemy te zwierzęta i połączymy je z samicami – powiedział. „W środowisku, w którym konkurują z nienarażonymi zwierzętami, mają zerową szansę na reprodukcję”.
10 procent lub więcej, które zmieniają się z samców w samice – coś, o czym nie wiadomo, że występuje w naturalnych warunkach u płazów – może z powodzeniem kojarzyć się z samcami żab, ale ponieważ te samice są genetycznie samcami, całe ich potomstwo jest samcami.
„Kiedy dorośniemy tych facetów, w zależności od rodziny, otrzymamy od 10 do 50 procent kobiet” – powiedział Hayes. „W populacji genetycznie męskie kobiety mogą zmniejszyć lub wymazać populację tylko dlatego, że tak bardzo zniekształcają proporcje płci”.
Chociaż eksperymenty przeprowadzono na zwykłej żabie laboratoryjnej, afrykańskiej żabie szponiastej ( Xenopus laevis ), badania terenowe wskazują, że atrazyna, silny czynnik zaburzający gospodarkę hormonalną, podobnie wpływa na żaby żyjące na wolności i może być jedną z przyczyn zamierania płazów w okolicy. kuli ziemskiej, powiedział Hayes.
Hayes i jego koledzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przedstawili swoje wyniki we wczesnym, internetowym wydaniu czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences w tym tygodniu . W zeszłotygodniowym wydaniu Journal of Experimental Biology , Hayes i współpracownicy opublikowali przegląd możliwych przyczyn światowego spadku populacji płazów, stwierdzając, że atrazyna i inne zanieczyszczenia zaburzające hormony są prawdopodobnym czynnikiem, ponieważ wpływają na rekrutację nowych osobników i sprawiają, że płazy są bardziej podatne na choroby.
„Tego rodzaju problemy, takie jak odwracające płeć zwierzęta, które zmieniają proporcje płci, są znacznie bardziej niebezpieczne niż jakakolwiek substancja chemiczna, która zabiłaby populację żab” – powiedział. „W narażonych populacjach wygląda na to, że rozmnażają się żaby, ale w rzeczywistości populacja jest bardzo powoli degradowana przez wprowadzenie tych zmienionych zwierząt”.
Około 80 milionów funtów herbicydu atrazyny stosuje się rocznie w Stanach Zjednoczonych na kukurydzę i sorgo w celu zwalczania chwastów i zwiększenia plonów, ale według różnych badań takie powszechne stosowanie sprawia, że atrazyna jest najczęstszym zanieczyszczeniem pestycydowym wód gruntowych i powierzchniowych.
Coraz więcej badań pokazuje jednak, że atrazyna wpływa na hormony endokrynologiczne, takie jak estrogen i testosteron – u ryb, płazów, ptaków, gadów, gryzoni laboratoryjnych, a nawet ludzkich linii komórkowych na poziomie części na miliard. Ostatnie badania wykazały również możliwy związek między ludzkimi wadami wrodzonymi a niską masą urodzeniową i ekspozycją na atrazynę w macicy.
W wyniku tych badań Agencja Ochrony Środowiska (EPA) dokonuje przeglądu swoich przepisów dotyczących stosowania pestycydów. Kilka stanów rozważa zakaz stosowania atrazyny, a sześć pozwów zbiorowych zostało złożonych w celu wyeliminowania jej stosowania. Unia Europejska już zakazuje stosowania atrazyny.
Badania Hayesa na początku XXI wieku jako pierwsze wykazały, że hormonalne działanie atrazyny zakłóca rozwój płciowy płazów. Pracując z afrykańską żabą szponiastą, Hayes i jego koledzy wykazali w 2002 roku, że kijanki hodowane w wodzie skażonej atrazyną stają się hermafrodytami – rozwijają zarówno gonady żeńskie (jajniki), jak i męskie (jądra). Miało to miejsce przy poziomach atrazyny tak niskich, jak 0,1 części na miliard (ppb), 30 razy niższych niż poziomy dozwolone w wodzie pitnej przez EPA (3 ppb).
Późniejsze badania wykazały, że rodzime żaby lamparta ( Rana pipiens ) zbierane ze strumieni skażonych atrazyną na Środkowym Zachodzie, w tym z obszarów do 1000 mil od miejsca stosowania atrazyny, często miały jaja w swoich jądrach. A wielu mężczyzn miało niższy poziom testosteronu niż normalne kobiety i mniejsze niż normalne skrzynki głosowe, prawdopodobnie ograniczając ich zdolność do dzwonienia do partnerów.
Badania Hayesa wykazały również, że wiele żab w strumieniach na Środkowym Zachodzie skażonych atrazyną i innymi pestycydami osłabiło układ odpornościowy, prowadząc do zwiększonej śmiertelności z powodu chorób bakteryjnych.
Te wczesne badania były utrudnione przez niemożność łatwego odróżnienia genetycznie samca od genetycznie samicy żaby. Samce żab mają dwa identyczne chromosomy płci (ZZ), podczas gdy samice mają zarówno Z, jak i W – przeciwieństwo XX żeńskich i XY mężczyzn. Ale ponieważ wszystkie chromosomy żaby wyglądają tak samo pod mikroskopem świetlnym, nie jest łatwo odróżnić samca od samicy.
Aby temu zaradzić, kolega Hayesa, Roger Liu, opracował linię składających się wyłącznie z samców żab, aby genetyka była jednoznaczna.
„Wcześniej wiedzieliśmy, że mamy mniej samców, niż powinniśmy, i mamy hermafrodytów. Teraz wyraźnie pokazaliśmy, że wiele z tych zwierząt to samce o odwróconej płci” – powiedział Hayes. „Mamy zwierzęta, które są samicami w tym sensie, że zachowują się jak samice: mają estrogen, składają jaja, kojarzą się z innymi samcami. Atrazine spowodowała nierównowagę hormonalną, która spowodowała, że stały się niewłaściwą płcią pod względem budowy genetycznej”.
Przypadkowo w 2008 r. inne laboratorium odkryło w Xenopus marker genetyczny powiązany z płcią , który pozwolił Hayesowi potwierdzić płeć genetyczną swoich żab.
W badaniu Hayesa, w którym 40 żab żyło przez około trzy lata po wykluciu się w wodzie zawierającej 2,5 ppb atrazyny, około 10 procent żab wydawało się odpornych na działanie pestycydu. W trwających badaniach Hayes sprawdza, czy ta pozorna odporność jest dziedziczna, a także czy samce o odwróconej płci mają bardziej podatne potomstwo.
Firma Syngenta, która produkuje atrazynę, kwestionuje wiele z tych badań, w tym badania Hayesa, które pokazują niekorzystne skutki pestycydu. Ale Hayes powiedział, że „kiedy na całym świecie prowadzi się badania wykazujące problemy z atrazyną u każdego oglądanego kręgowca – ryb, żab, gadów, ptaków, ssaków – nie można się mylić”.
„Ludzie muszą zdać sobie sprawę, że podobnie jak w przypadku przyjmowania leków, muszą zdecydować, czy korzyści przewyższają koszty” – powiedział. „Nie każda żaba lub każdy człowiek zostanie dotknięty atrazyną, ale czy chcesz zaryzykować, co z wszystkimi innymi rzeczami, o których wiemy, że atrazyna działa nie tylko na ludzi, ale także na gryzonie, żaby i ryby?”
Długoterminowe badania Hayesa nad wpływem atrazyny na żaby były wspierane przez wielu studentów UC Berkeley, w tym współautorów tego artykułu: studentów Vicky Khoury, Anne Narayan, Mariam Nazir, Andrew Park, Lillian Adame i Eltona Chana; oraz absolwenci Travis Brown, Daniel Buchholz, Sherrie Gallipeau i Theresa Stueve.
Praca została sfinansowana przez Park Water Co., Mitch Kapor, Freada Klein, Mitch Kapor Foundation, David Foundation, Cornell-Douglas Foundation, Wallace Foundation, krzesło z UC Berkeley Class of '43 oraz Howard Hughes Biology Program stypendialny.
https://news.berkeley.edu/2010/03/01/frogs/
