Смену пола у лягушек может вызвать гербицид атразин
Как показывают исследования, подобная реакция возникает не только у земноводных...
Тучные нивы Соединенных Штатов буквально купаются в атразине. Около 36 миллионов килограммов этого белого порошка, не имеющего запаха, уже внесено фермерами для борьбы с травянистыми сорняками. Около 225 тонн данного гербицида смывается дождевыми водами ежегодно, иногда на расстояние до 1000 километров от мест обработки. И оказывается, что этот атразин может оказывать побочный эффект: превращать самцов лягушек в самок.
В Вестнике Национальной Академии Наук (США) в марте прошлого года опубликована статья биолога Тайрона Хайеса из Калифорнийского Университета (Беркли). Он и его коллеги обрабатывали 40 Африканских шпорцевых лягушек (Xenopus laevis) водным раствором атразина в концентрации 2,5 ppb (2,5 частей на миллион) в течение трех лет. Это ниже, чем допустимый уровень содержания атразина в питьевой воде, в соответствии с рекомендациями американского Агентства по защите окружающей среды (EPA) – не более 3 ppb. В результате данного воздействия 30 особей среди подопытных лягушек утратили способность к размножению – произошла химическая кастрация. Кроме того, наблюдался ряд других серьезных изменений. Но самое интересное то, что четыре из обработанных лягушек превратились в настоящих самок, способных спариваться с самцами и откладывать жизнеспособную икру, вопреки тому, что генетически они остались самцами.
Хайес сообщает, что хотя четыре лягушки, из тех, на которых проводился эксперимент, проявили признаки устойчивости к атразиновому эффекту, оставшиеся особи утратили поведенческие признаки, характерные для самцов, также у них резко сократилась продукция мужских половых клеток и упала фертильность. Ключом к разгадке данного явления, вероятно, является ароматаза – протеин, который усиливает продукцию женского гормона эстрогена, вызывающего превращение изначально мужских гонад в яичники. Продукция этого протеина резко возрастает в результате воздействия атразина. Следует учесть, что исследователи включили в эксперимент Африканских шпорцевых лягушек, несущих ZZ половые хромосомы. "В предыдущем эксперименте мы использовали гермафродитов, и тогда не было возможности предварительно узнать – были ли это самцы с яичниками или самки с семенниками", – говорит Хайес. "Используя только самцов с хромосомами ZZ, мы получили уверенность в том, что в эксперимент не попал ни один гермафродит или самка. Мы получили действительно инверсию пола у самцов". Схема хромосомного определения пола у лягушек следующая: ZZ – самцы, ZW – самки. Она отличается от таковой у человека, для которого индивиды несущие две X хромосомы являются самками, а набор XY – самцами.
Хайес уже достаточно давно исследует атразин. Его работы начаты в 1990-х, и в то время они финансировались производителем препарата – компанией, которая сегодня известна как Сингента (Syngenta). Именно здесь впервые выдвинули предположение о том, что гербициды могут интерферировать с гормонами животных, не исключая человека. После получения первых подтверждающих данную гипотезу результатов, на пути исследователей была воздвигнута плотина. Часть работ других авторов подтверждает, что амфибии, такие как лягушки, страдают от действия атразина, другие не показали никаких эффектов, а некоторые обнаружили снижение в продукции сперматозоидов у мужчин, проживающих в сельскохозяйственных районах США.
"Данные результаты чрезвычайно важны", – заявил биолог Янсон Рор из Университета Южной Флориды (г. Тампа), также занимающийся атразином, но не включенный в данную исследовательскую группу.
Однако точка в этих исследованиях еще не поставлена. Критики, среди которых биолог Вернер Клоас из Университета Гумбольта в Берлине, обвиняют исследователей в том, что их образцы могли быть загрязнены такими нарушающими работу эндокринной системы веществами, как бисфенол А (BPA), выделяющихся из пластиковых емкостей или привнесенных в процессе скрининга. Он также задает вопросы по поводу испытания только одного уровня содержания гербицида, отсутствия замеров содержания женских половых гормонов в крови лягушек, включенных в эксперимент, использования этанола, добавляемого в водный раствор: "как они сами говорят, атразин легко растворим в воде, поэтому было бы разумно исключить другие растворители, если они не нужны".
Эти исследования также не подверглись классической процедуре рецензирования. Они были рекомендованы к публикации другим профессором из университета Южной Калифорнии в Беркли, а не рецензентом из другого учреждения, что было бы более правильно. "Подобные статьи вообще не должны приниматься к публикации", – утверждает Клоас.
Со своей стороны Клоас подготовил отрецензированную работу об эффектах атразина для компании Сингента, в которой не обнаружены эффекты на Африканских шпорцевых лягушках вплоть до концентрации атразина 100 мкг на литр, генетические эффекты отсутствуют вплоть до концентрации 25 мкг на литр. Он сказал, что на настоящий момент не проводятся подобные эксперименты ни с препаратами Сингента, ни с препаратами других химических компаний.
В своих естественных местообитаниях Африканские шпорцевые лягушки похоже не страдают от гербицидов. "Атразин широко используется в Южной Африке на протяжении последних 45 лет, и наши исследования показали, что шпорцевые ляушки чувствуют себя одинаково хорошо как в сельскохозяйственных районах, так и в естественных местообитаниях", – сказал зоолог Луис де Приз из Северо-Западного университета в Южной Африки. "Если бы атразин действительно оказывал подобные негативные эффекты на шпорцевых лягушек в естественной среде, то мы бы уже давно обнаружили их у отловленных особей".
Тем не менее, страны Евросоюза запретили использование атразина, по причине возможности его проникновения в воду. "Лично я предпочитаю, чтобы в Европе вошло в привычку использование принципа предосторожности во всем, что касается использования химии в окружающей среде, и начался бы поэтапный переход к использованию менее устойчивых соединений," – сказал Клоас.
Исследования Рора показывают, что атразин может вызывать непрямой эффект: при уровнях, обнаруживаемых в водах США, он увеличивает восприимчивость к потенциально опасным паразитам. Как следует из результатов геологических исследований, проведенных в США, гербициды, подобные атразину, на данный момент обнаружены в 57% американских водотоков,.
Что касается EPA, то спустя пять лет после того как химическая обработка была объявлена безопасной в 2006 году, она объявила об очередном пересмотре списка разрешенных гербицидов, назначенном на октябрь, что связано с беспокойством за здоровье людей. В конечном счете, атразин может приглушить кваканье лягушек, доносящееся из естественных экосистем. Хайес утверждает, что атразин может быть ответственным не только за сокращение численности амфибий, как и хитридиевых грибов, во всем мире. "Атразин увеличивает продукцию ароматазы и/или эстрогена у Данио-рерио, золотых рыбок, кайманов, аллигаторов, черепах, перепелок и крыс. Очевидно, что это проблема не только лягушек", – заявляет Хайес.
