Культура zebrafish.
Ученые выяснили, что глифосат, популярный препарат для уничтожения сорняков, и его производные нарушают обмен веществ в клетках печени рыб. Это может привести к сбоям обмена и снижению сопротивляемости организма болезням. Данные исследования помогают лучше понять воздействие гербицидов на водную фауну и подчеркивают важность ответственного применения средств борьбы с сорной растительностью. поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованыВ журнале «Comparative Biochemistry and Physiology» — часть Д: «Genomics and Proteomics».
В современном сельском хозяйстве широко применяют гербициды — вещества против сорняков. Например, поля под различные культуры, дороги, пути и промышленные территории обрабатывают препаратами на основе глифосата, чтобы избежать зарастания. С полей и дорог глифосат вместе с дождем попадает в водоемы. Однако данных о его токсичности для водных обитателей, прежде всего рыб, недостаточно, поэтому неясно, насколько безопасно применение гербицидов на основе глифосата.
Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок) исследовалиКаким образом глифосат и аминометилфосфоновая кислота, основная составляющая природного распада глифосата в воде, воздействуют на рыб. Daniorerio, распространенного модельного объекта у биологов. DaniorerioОбладая быстрым ростом и нетребовательностью к уходу, их часто используют в физиологических экспериментах.
Ранее авторы показалиГлифосат и АМФК воздействуют на количество белков, отвечающих за восстановление ДНК, контроль гибели клеток и работу иммунной системы, а также регулируют обмен веществ в печени рыб. Глифосат подавляет синтез ферритина, главного хранилища железа внутри клетки, а АМФК — кальций-связывающего белка кальмодулина, который входит в состав множества ферментов.
Авторы новой работы изучили воздействие глифосата и АМФК на концентрацию белков, участвующих в реакциях стресса и окислительно-восстановительном балансе клеток печени. В экспериментах применяли взрослых данио, контрольную группу поместили в чистую воду, а три экспериментальных группы жили в воде с растворенными глифосатом, АМФК или их смесью. Через 14 дней исследователи оценили состояние печени рыб, изучив состав и количество белков в этом органе.
В печени рыб, обитавших в воде с испытуемыми веществами, наблюдается подавление ряда антиоксидантных ферментов и белков, которые защищают от окислительного стресса. Окислительный стресс характеризуется усиленной выработкой активных форм кислорода, способствующей повреждению всех компонентов клеток: мембран, ДНК и белков.
В печени рыб, подвергшихся воздействию смеси гербицида и АМФК, отмечены самые существенные изменения. Сочетание этих веществ тормозит деятельность белков нуклеотидного обмена, указывая на нарушение функций печени.
В исследованных случаях количество стерол-27-гидролазы — цитохрома P450, участвующего в обмене холестерина и биосинтезе витамина D3, в клетках печени увеличилось более чем в пять раз. Изменение концентрации цитохрома происходило как под совместным, так и одиночным влиянием глифосата и АМФК. Авторы предполагают, что синтез этого белка, как и некоторых других цитохромов, может усиливаться в печени в ответ на поступление чужеродных веществ и поэтому может служить потенциальным биомаркером загрязнения среды обитания рыб.
Глифосат и ацетамиприд, особенно в сочетании, нарушают обменные процессы в клетках печени рыбы. Это может повысить энергетические затраты организма и ослабить защиту от болезнетворных микроорганизмов. Для более точной оценки рисков использования этого пестицида необходимо проводить дальнейшие исследования, имитирующие воздействие глифосата и ацетамиприда на молодь и взрослую рыбу. — говорит Алексей Морозов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ.
Пресс-служба Российского научного фонда предоставила информацию и фотографии.