דג זעיר עם עוברים שקופים מסייע לאוניברסיטת קליפורניה, דייוויס, החוקרים שופכים אור על חשיפה לנפט גולמי ומעכבי להבה יכולה להשפיע על התנהגות, צמיחת השלד, בריאות הלב ותפקודים פנימיים אחרים בצאצאים ובדורות הבאים.
המחקר על דורות מרובים של קיליפיש אטלנטי (Mummichogs) פורסם על פני שלושה מאמרים בכתב העת מדע וטכנולוגיה סביבתית.
היצירה, חלקן מתוארכת לשמן הנפט Deepwater Horizon לשנת 2010 מול חוף המפרץ, מציעה תובנה כיצד חשיפות רעילות – אפילו קצרות – יכולות להתפתח לאורך זמן במינים רבים.
עלינו להרחיב את החשיבה שלנו על סיכון. לחשיפות רעילות יכולות להיות השפעות המתפשטות הרבה מעבר לחיים של אנשים שנחשפו ישירות. "
פרופסור אנדרו ווייטהד, יו"ר המחלקה לטוקסיקולוגיה סביבתית וסופר בכיר בעיתונים
החוקרים בחרו להתמקד בקיליפיש מכיוון שהם חשובים מבחינה אקולוגית והיו המין השופע ביותר באזורים הביצניים שנפגעו משפיכת השמן של Deepwater Horizon. העוברים שלהם שקופים, ומאפשרים לראות שינויים התפתחותיים במיקרוסקופ. הגנטיקה שלהם, תפקודי הגנים, הביולוגיה של תאים והביולוגיה ההתפתחותית דומים מאוד לבני אדם ולחיות בר אחרות.
"אותם גנים וביולוגיה של תאים המסדירים את התפתחות הלב, המוח והשלד בדג זהים לאלה המווסתים את ההתפתחות בבני אדם", אמר ווייטהד.
השפעות דורות נבדלות זו מזו
וייטהד החל את מחקרי שפיכת הנפט שלו בשנת 2010, בעודו באוניברסיטת לואיזיאנה, כאשר תאונת האופק של Deepwater Horizon שחררה יותר משלושה מיליון ליטרים של נפט גולמי למפרץ מקסיקו. החוקרים חשפו את Killifish לשמן Deepwater Horizon והשוו את צאצאיהם לאלה של מבוגרים שלא נחשפו.
הם גילו שאם הורים היו נחשפים לנפט, צאצאיהם מהדור הראשון הראו תפקוד שונה של גנים המשפיעים על תהליכי עצב ומוח. בדור השני לאחר החשיפה, גנים המשפיעים על תפקוד הלב היו שונים מאלה של קיליפיש שהורה או סבא וסבתא לא נחשפו. כמו כן, צורות צמיחה וצורות שלד הושפעו מאותה חשיפה ראשונית הן בצאצאי הדור הראשון והשני.
"חשיפה השפיעה על צורת הגוף ותפקודם של מאות רבות של גנים שנים רבות ולפחות שני דורות אחר כך", אמר ווייטהד. "זו השפעה די עמידה."
חשיפות עם השפעות מתמשכות
המחקר על מעכבי להבה התרכזו באתר דיפניל פוליברומנלי, או PBDE, שהושלמה ברובה בגלל רעילותו, אך עדיין מיוצרת באסיה והיא נמצאת בכל מקום באוויר, באדמה, בסביבה, לחיות בר ובני אדם. ניתן לעבור אותו דרך השלייה לחלב אם וביצים.
"לכל אחד מאיתנו יש רמות מעכבות להבה שניתן לגילוי בגופנו," אמר ווייטהד. "הם נמצאים בכל מקום בסביבה ובכל דבר."
החוקרים בדקו את ההשפעות הנוירו -ניבוארל והמולקולרי של PBDE. בקבוצה אחת הם חשפו דגים בוגרים ל- PBDE באמצעות דיאטה, שהעבירה את הכימיקל לצאצאים. הקבוצה האחרת כללה עוברים שנחשפו ישירות למים מזוהמים. בצאצאים של דגים חשופים הם מדדו היבטים שונים של התנהגות המייצגים תפקוד מוחי, והשפעות מולקולריות במוח.
בשתי הקבוצות, החוקרים הבחינו כי בדור לאחר החשיפה השתנה ההתנהגות. אמהות חשופות העבירו כימיקלים לצאצאיהן ולכן החשיפות החלו בשלבי ההתפתחות המוקדמים ביותר. לכך היו השפעות לכל החיים על ההתנהגות ועל התפקוד המולקולרי בתוך המוח. גם אם דגים נחשפו במשך שבוע בלבד במהלך ההתפתחות, ואז הועלו עד סוף חייהם במים נקיים, צאצאיהם ירשו את ההתנהגות המשתנה.
"לחלון החשיפה הצר מאוד במהלך ההתפתחות יש השפעות על התינוקות שלך," אמר ווייטהד.
ניקול מקנאב-קלאדה, שזכתה בתואר שלישי. ב- UC דייוויס והוא הסופר הראשון בעיתוני ה- PBDE, המכונה ההשפעות לטווח הארוך המפתיע: "היה זה פתיחת עיניים לראות כי חשיפות אמהות וסביבת חיים מוקדמות גרמו לשינויים לאורך החיים ולדור הבא, כל אחת בדרכה שלה, והראתה מסלולים מרובים לכימיקלים אלה כדי לקבל השפעות מתמשכות," אמרה.
במבט לאחור כדי לקבוע סיכון
שפיכות נפט, המכילות כימיקלים הדומים לאלה בזיהום אוויר, ומעכבי אש נפוצים בדרך כלל בסביבה. מחקר זה מספק תובנות כיצד בני אדם, דגים ומינים אחרים מושפעים מזיהום שיכולים להימשך הדורות.
"מורשת החשיפות הרעילות יכולה להיות ארוכה – ארוכה בהרבה ממה שאנשים נוטים לחשוב והרבה יותר ארוכים מכפי שהמבנים הרגולטוריים שלנו חושבים עליהם", אמר ווייטהד. "אם אנחנו רוצים להיות חכמים בבריאות הציבור ובריאות חיות הבר, עלינו לחשוב על התוצאות לטווח הארוך הללו ולהתכוון למדע שלנו לגלות אותן, הן על הגורמים והן על ההשלכות. ההתערבות הנחוצה היא למנוע חשיפה מלכתחילה."
ג'יין פארק במחלקה לטוקסיקולוגיה סביבתית ודייויד רוק מהמחלקה להנדסה ביו -רפואית ב- UC דייוויס תרמו למחקר שפיכת הנפט, וכך גם צ'לסי הס, פרננדו גלבז וצ'רלס בראון מאוניברסיטת לואיזיאנה וכריסטוף איפלי ממעבדת ביגלו למדעי האוקיאנוס. זה מומן על ידי המכון הלאומי למדעי הבריאות הסביבתית והקרן הלאומית למדע.
ניקול מקנאב-קלאדה ואשלי דה לה טורה במחלקה לטוקסיקולוגיה סביבתית תרמו למחקר מעכבי הלהבה, וכך גם טרה בורק, בריאן קלארק, סארו ג'ייארמן, לסלי מילס, דיאן נאצ'י, האנה שרדר ומדיסון סילביה עם סוכנות הגנת הסביבה האמריקאית. המכון הלאומי למדעי הבריאות הסביבתית, ההקצאה לזכר פומיו מטסומורה, פרסי המחקר של ג'סטרו-שדות, מלגת מרכז הבריאות של חיות הבר של UC דייויס, אמי ורנר וסטנלי ג'ייקובסן, מלגת משפחת לוין ומלגת עבודות עבודת שוול מימנה את המחקר.
