Лучеперые рыбы способны жить в чрезвычайно токсичной воде

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что представители отряда Карпозубообразных (лат. Cyprinodontiformes, или, как их называют местные, Killifish), обитающих в четырех сильно загрязненных лиманах вдоль восточного побережья США, развили феноменальное сопротивление к факторам внешней среды, появившимся в результате деятельности человека. Благодаря уникальному геному, эти рыбы в несколько тысяч раз устойчивее к антропогенному загрязнению, чем их сородичи.

Эволюционные процессы обычно протекают крайне медленно, и потому многим животным очень тяжело адаптироваться к тому, как человек изменяет их среду обитания. Исследователи из UC Davis обнаружили, что карпозубообразные обладают куда более высоким уровнем потенциала к изменению генома, чем любое другое позвоночное животное, чьи гены были секвенированы и изучены на сегодняшний день. Эти рыбы адаптируются так же быстро, как и насекомые, сорные растения и бактерии — лидеры по выживанию в экстремальных условиях.

По словам автора исследования, Эндрю Уайтхеда, это не показатель общей тенденции, а скорее исключение из правил. Он считает, что большинство видов животных в настоящий момент не способны на такую быструю адаптацию, и в этом кроется основная причина того, почему нам приходится заботиться об их сохранности с помощью законов и деятельности общественных организаций. Некоторые «узкоспециализированные» виды попросту не могут слишком далеко отклониться от своего генетического сценария, а стало быть, мутировать им попросту невыгодно.

В ходе исследования, ученые секвенировали геномы почти 400 представителей атлантических карпозубообразных из загрязненных и незагрязненных участков Нью-Бедфорд-Харбор в штате Массачусетс, Ньюарк-Бей, Нью-Джерси, Бриджпорта в области Коннектикут и Элизабет Ривер в штате Вирджиния. Начиная с 1950−60х годов, эти водные пути стабильно загрязнялись тяжелыми металлами, углеводородом, диоксинами и другими промышленными отходами. Генетический анализ показал, что, несмотря на то, что все рыбы обитали в различных средах, их адаптивный механизм оказался одинаковым. Это отличный пример конвергентной («независимой») эволюции, когда животные из разных областей планеты вырабатывают одинаковые генетические особенности. Возможно, Killifish обязаны этим особенностям генома, в который изначально был заложен улучшенный адаптивный механизм.

• 
  

  Слева — нормальный эмбрион атлантических представителей Карпозубообразных. Слева — эмбрион, развившийся под воздействием химических агентов PCB
  У рыбы справа сердце деформировано, в то время как у рыбы, обладающей толерантностью к химикатам, наблюдаются лишь незначительные дефекты.

Ученые надеются, что исследование поможет объяснить то, каким образом генетические различия между людьми и другими видами способствуют чувствительности к химическому составу окружающей среды. «Если мы выделим гены, регулирующие хемочувствительность позвоночных, то, возможно, сможем понять, как те или иные мутации в организме человека в дальнейшем повлияют на его способность противостоять агрессивным условиям среды», говорит Уайтхед.

Впрочем, у этого уникального подарка эволюции есть и существенный минус. Речь здесь идет не о самих рыбах, а об экосистеме в целом: killifish — это основная пища для большого числа местных водных хищников, которым после пиршества приходится сталкиваться с естественными последствиями. Представьте, каково это, отобедать рыбой, которая обитает в сверхтоксичной среде! Следующие несколько десятилетий, увы, могут стать наглядным примером того, как выживаемость одного вида приводит к гибели десятков других.