Как нефть повреждает сердца рыб: Пять лет исследований после разлива на Deepwater Horizon

Ученые Программы экотоксикологии в Научном центре рыболовства северо-запада NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований США) в Сиэтле изучают последствия разливов нефти для рыб. Как пояснил руководитель программы Нэт Шольц, они исследуют более тонкие, долговременные и потенциально широко распространенные последствия воздействия нефти на здоровье и выживаемость рыб.

Уже известно, что даже относительно низкие концентрации нефти могут вызывать аномалии развития у рыб. За пять лет, прошедших после катастрофы на Deepwater Horizon, Шольц и его коллеги установили, что нефть повреждает формирующиеся сердца эмбрионов и личинок рыб, и выяснили молекулярные причины этих повреждений. Это понимание позволило ученым начать разработку новых диагностических инструментов для оценки воздействия.

NOAA использует эти научные данные для проведения Оценки ущерба природным ресурсам в Мексиканском заливе, включая оценку потерь синего тунца, желтоперого тунца и других видов, нерестившихся в северной части залива во время разлива. Новые инструменты также могут помочь властям подготовиться к следующим крупным разливам.

Повреждение на самых ранних стадиях жизни

Рыбы наиболее уязвимы к сырой нефти на ранних стадиях жизни, когда они представляют собой крошечные прозрачные икринки и личинки, дрейфующие в толще воды. На этой стадии они не могут эффективно метаболизировать токсичные соединения или уплыть от нефти.

Исследования после разлива Exxon Valdez в 1989 году показали, что личинки рыб, подвергшиеся воздействию нефти на стадии эмбриона, страдают от ряда пороков развития, включая деформации сердца, челюстей, глаз и других органов. Более того, личинки, подвергшиеся воздействию следовых концентраций нефти, вырастают во внешне нормальных рыб, но с пониженной вероятностью выживания в океане.

Между разливами Exxon Valdez и Deepwater Horizon команда Шольца обнаружила, что соединения в нефти, называемые полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), поражают развивающееся сердце эмбрионов и личинок рыб. Большинство других аномалий, известных как синдром токсичности сырой нефти, оказались вторичным следствием плохо функционирующего и деформированного сердца.

Прорыв в понимании механизма

За пять лет после Deepwater Horizon ученые NOAA в сотрудничестве с лабораторией Барбары Блок в Стэнфордском университете совершили прорыв: они выделили отдельные клетки сердца тунцов и продемонстрировали, что сырая нефть нарушает нормальный ритмический цикл возбуждения и сокращения этих клеток. Это объясняет, почему у рыб, подвергшихся воздействию нефти, наблюдается аномальное сердцебиение, измененное кровообращение и структурные дефекты сердца и других органов.

Следующие шаги: биомаркеры и новые угрозы

Ученые работают над созданием диагностических тестов, аналогичных тем, что используются для выявления сердечного приступа у людей, но применимых к образцам воды из нерестилищ, содержащим личинок рыб. По словам Шольца, точное понимание того, как ПАУ воздействуют на клетки сердца, позволит идентифицировать новые биомаркеры сердечных повреждений у рыб. Это даст возможность измерить фоновый уровень этих биомаркеров в нерестовых районах и оценить воздействие на популяции рыб в случае будущего разлива.

Эти методы были бы особенно полезны в Арктике, где отступающий ледяной покров открывает новые районы для энергетического развития и судоходства. Арктическая экосистема пока относительно нетронута, поэтому лучшее время для сбора фоновых данных об уязвимых видах и средах обитания — сейчас. Это помогло бы ученым оценить ущерб от возможного разлива и спланировать эффективные стратегии реагирования и восстановления.

С каждой катастрофой — Exxon Valdez, Deepwater Horizon и многими менее известными разливами — наше понимание того, как нефть влияет на популяции рыб и экосистемы, растет. К сожалению, другой крупный разлив нефти обязательно произойдет. Применение знаний и методов, разработанных после прошлых разливов, для планирования будущих мер, позволит лучше подготовиться к неизбежному.