Незамеченная смена пола у амфибий из-за искусственного эстрогена из таблеток

Гормонально активные вещества могут способствовать глобальному сокращению популяций амфибий. Некоторые соединения, например, из фармацевтических препаратов, встречаются в биологически значимых концентрациях в пресноводных экосистемах и могут влиять на гормональную систему и половое развитие животных. Исследователи из IGB и Вроцлавского университета сравнили эффекты эстрогена из противозачаточных таблеток этинилэстрадиола (EE2) на трёх видах амфибий. Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, показывает, что EE2 может приводить к полной феминизации генетических самцов. Без молекулярного установления генетического пола это оставалось частично незамеченным.

17α-Этинилэстрадиол (EE2) — это синтетический эстроген, часто используемый активный компонент женских противозачаточных таблеток, который в природе не встречается. Поскольку он удаляется на очистных сооружениях лишь частично, он может попадать в водоёмы в биологически значимых концентрациях. Эволюционный биолог, доктор Маттиас Штёк, руководитель исследования и стипендиат программы Хайзенберга, говорит: «Амфибии почти постоянно подвергаются таким угрозам. Только если мы сможем реально оценить эти риски, мы сможем устранить их в долгосрочной перспективе».

Учёные предполагают, что чувствительность к гормонально активным веществам, таким как EE2, не одинакова у всех амфибий. Некоторые виды прошли сотни миллионов лет независимой эволюционной истории и развили разные механизмы генетического определения пола. Впервые в рамках одного эксперимента исследовательская группа из IGB и Вроцлавского университета проверила влияние EE2 на развитие трёх разных видов амфибий: помимо модельного вида — шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), головастиков европейской квакши (Hyla arborea) и зелёной жабы (Bufo viridis) — выращивали в воде с разными концентрациями EE2 и сравнивали с контрольными группами.

Примечательно, что в этом эксперименте генетический пол всех видов был установлен с использованием новейших молекулярных подходов. Одновременно исследователи изучали фенотипическое развитие половых органов (гонад), то есть их анатомический вид и вид тканей под микроскопом. Только это сравнение генетического и фенотипического пола позволило полностью оценить эффекты EE2.

«Помимо прочих угроз, феминизация популяций может способствовать вымиранию видов амфибий», — говорит Маттиас Штёк.

Результаты исследования показывают, что после воздействия EE2 у всех видов амфибий произошла смена пола, достигавшая от 15 до 100 процентов. Однако три вида демонстрируют разную чувствительность. Исследователь IGB, профессор Вернер Клоас, соавтор статьи и всемирно известный эко-токсиколог, говорит: «EE2 также присутствует в нашей системе водоснабжения и, вместе с другими эстрогеноподобными веществами, представляет серьёзный риск не только для амфибий, но и для людей. Наше исследование показывает, что шпорцевая лягушка как модельный вид хорошо подходит для изучения эффектов гормонально активных веществ в окружающей среде. Однако эффект, установленный для этого вида, нельзя без осторожности экстраполировать на другие виды амфибий».

Для исследования было важно сотрудничество с Вроцлавским университетом в Польше. Профессор Мария Огельска, участница проекта, заявляет: «Мы внесли в проект наш глубокий исследовательский опыт в изучении размножения амфибий, а именно в области биологии развития». Аспирантка Стефани Тамшик говорит: «Вместе со студентами мы выращивали головастиков более трёх месяцев в идентичных экспериментальных условиях. Новым было то, что мы установили генетический пол у всех видов, то есть был ли головастик генетически самцом или самкой. В своей диссертации, особенно благодаря этому подходу, я смогла сделать вывод, что феминизирующие эффекты EE2 настолько разнообразны среди исследованных видов лягушек и жаб».