Воздействие металлов меняет регуляцию генов у диких популяций больших синиц
Эпигенетические изменения — один из менее изученных механизмов, с помощью которого организмы адаптируются к изменениям окружающей среды. Эпигенетические изменения, такие как метилирование ДНК, не меняют последовательность ДНК, но регулируют экспрессию генов. Два новых исследования показали, что воздействие металлов (свинца и мышьяка) на птенцов изменяет паттерны метилирования ДНК у больших синиц. Это может влиять на экспрессию генов и либо помогать адаптироваться к загрязнённой среде, либо приводить к негативным, даже долгосрочным последствиям.
Экспрессия генов регулируется эпигенетическими маркерами, например, метильными группами, присоединяющимися к ДНК. Многие факторы окружающей среды влияют на метилирование ДНК.
Загрязнение металлами возросло из-за выбросов транспорта, промышленности и горнодобывающей деятельности. Металлы — стабильные загрязнители, сохраняющиеся долгое время после прекращения выбросов. Мышьяк классифицируется как один из наиболее вредных экологических токсинов.
Часто для изучения воздействия металлов, включая метилирование ДНК, используют лабораторных животных. Однако концентрации в таких исследованиях часто выше, чем экологически релевантные уровни в диких популяциях. Виды по-разному реагируют на загрязнители, поэтому результаты с лабораторными животными не всегда применимы к другим таксонам.
«Мы знаем, что развивающиеся особи особенно чувствительны к загрязнителям, и эти эффекты могут быть долгосрочными. Но мы не до конца понимаем, почему. Эпигенетические изменения — один из возможных механизмов», — говорит доцент Суви Руусканен из Университета Ювяскюля.
Международная исследовательская группа экспериментально изучила, влияет ли воздействие экологически релевантных уровней мышьяка или свинца на метилирование ДНК у птенцов.
«Мы сравнили эти новые результаты с аналогичными данными, собранными у птиц в районе медеплавильного завода в Харьявалте, Финляндия. В этой области птицы подвергаются воздействию различных типов металлов, а также ухудшенного качества и доступности пищи», — говорит Тапио Ээва из Университета Турку.
Исследователи сообщают, что воздействие мышьяка повлияло на метилирование ДНК в генах, связанных с развитием. Воздействие свинца затронуло особенно гены, связанные с нейронным развитием. Птенцы из загрязнённого района Харьявалты показали наибольшие изменения. Эти изменения могут быть связаны с прямым действием металлов или их влиянием на среду, например, на количество и качество пищи.
«Многие предыдущие исследования концентрировались на пренатальных изменениях метилирования ДНК, но наши результаты подтверждают, что среда изменяет эпигенетический код и на более поздних этапах жизни. Будущее покажет, насколько стабильны эти изменения», — говорит исследователь Вероника Лайне из Университета Хельсинки.