Гены могут помочь разгадать тайны загрязнения

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли впервые идентифицировали загрязнители окружающей среды, проанализировав гены мелкого пресноводного ракообразного. Этот новый метод, основанный на изучении генов, может привести к созданию более совершенных и быстрых лабораторных тестов для точного определения загрязняющих веществ в экосистемах.

В исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science & Technology, учёные измерили изменения в экспрессии генов в геноме Daphnia magna — крошечной прозрачной дафнии, обычно используемой в лабораторных исследованиях, — чтобы обнаружить токсины в двух загрязнённых реках Калифорнии. Это первый случай, когда экспрессия генов была использована для идентификации загрязнителя окружающей среды — в данном случае, меди из близлежащих шахт.

Новый геномный метод потенциально может быть быстрее, дешевле и информативнее, чем существующие анализы токсичности воды. В настоящее время используются два основных типа тестов: биологический, который показывает лишь общую токсичность воды, но не идентифицирует конкретное вещество, и химический, требующий предварительного предположения о природе загрязнителя и зачастую длительный и дорогой.

Метод, разработанный группой учёных, основан на том, что организмы включают и выключают гены в ответ на загрязнители в окружающей среде. В предыдущих работах исследователи определили «генетические отпечатки пальцев» дафнии — уникальные паттерны экспрессии генов в ответ на воздействие различных металлов, таких как медь, кадмий и цинк.

В текущем исследовании вода была собрана из двух ручьёв в Северной Калифорнии рядом с заброшенными шахтами. Экспрессия генов у дафний, подвергнутых воздействию этой воды, совпала с «отпечатком» для меди. Традиционный химический анализ выявил высокий уровень как меди, так и цинка, однако геномный анализ показал, что вредное воздействие на организмы оказывает именно медь. Это демонстрирует способность метода не просто фиксировать наличие вещества, но и определять, какой именно загрязнитель вызывает негативный биологический отклик.

В будущем исследователи планируют расширить применение инструмента для работы с другими организмами, что позволит напрямую изучать причины таинственного сокращения численности растений и животных в загрязнённых районах.