Гербицид атразин превращает самцов лягушек в самок

Атразин, один из самых широко используемых в мире пестицидов, разрушает половую жизнь взрослых самцов лягушек: кастрирует три четверти из них и превращает каждого десятого в самку. К такому выводу пришли биологи из Калифорнийского университета в Беркли.

75% химически кастрированных самцов по сути «мертвы» из-за неспособности к размножению в дикой природе, сообщает профессор интегративной биологии Тайрон Б. Хейс.

«Этим самцам лягушек не хватает тестостерона и всего, что он контролирует, включая сперму. Их фертильность в некоторых случаях составляет всего 10%, и то только если мы изолируем этих животных и сведем их с самками. В среде, где они конкурируют с неэкспонированными животными, у них нулевые шансы на размножение».

10% или более, превращающихся из самцов в самок — явление, не известное в естественных условиях у амфибий, — могут успешно спариваться с самцами, но, будучи генетически самцами, производят исключительно мужское потомство.

«В зависимости от семейства, от 10 до 50% особей вырастают самками. В популяции генетически мужские самки могут уменьшить или уничтожить популяцию просто из-за сильного перекоса в соотношении полов».

Хотя эксперименты проводились на обычной лабораторной лягушке — шпорцевой лягушке (Xenopus laevis), полевые исследования показывают, что атразин, мощный эндокринный разрушитель, аналогично влияет на лягушек в дикой природе и может быть одной из причин сокращения численности амфибий во всем мире.

Хейс и его коллеги сообщают о своих результатах в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. На прошлой неделе они также опубликовали обзор влияния пестицидов на амфибий в Journal of Experimental Biology, сделав вывод, что атразин, вероятно, способствует глобальному сокращению их численности.

«Такие проблемы, как изменение пола животных и перекос в соотношении полов, гораздо опаснее, чем любой химикат, который мог бы уничтожить популяцию лягушек. В экспонированных популяциях создается видимость размножения, но на самом деле популяция медленно деградирует из-за появления таких измененных животных».

Ежегодно в США на кукурузе и сорго для борьбы с сорняками и повышения урожайности применяется около 80 миллионов фунтов гербицида атразина. Такое широкое использование делает его самым распространенным пестицидом-загрязнителем грунтовых и поверхностных вод.

Все больше исследований показывают, что атразин в концентрациях порядка частей на миллиард (ppb) нарушает работу эндокринных гормонов, таких как эстроген и тестостерон, у рыб, амфибий, птиц, рептилий, лабораторных грызунов и даже в клеточных линиях человека. Недавние исследования также выявили возможную связь между врожденными дефектами человека, низким весом при рождении и воздействием атразина в утробе матери.

В результате Агентство по охране окружающей среды США (EPA) пересматривает правила использования этого пестицида. Несколько штатов рассматривают возможность его запрета, подано шесть коллективных исков с требованием прекратить его применение. Европейский Союз уже запретил использование атразина.

Исследования Хейса в начале 2000-х годов первыми показали, что гормональные эффекты атразина нарушают половое развитие амфибий. Работая с шпорцевой лягушкой, Хейс и его коллеги показали в 2002 году, что головастики, выращенные в воде, загрязненной атразином, становятся гермафродитами — у них развиваются как женские (яичники), так и мужские (семенники) гонады. Это происходило при уровнях атразина всего 0.1 ppb, что в 30 раз ниже уровня, допустимого EPA в питьевой воде (3 ppb).

Последующие исследования показали, что у леопардовых лягушек (Rana pipiens), отловленных в загрязненных атразином ручьях на Среднем Западе, часто были яйцеклетки в семенниках. У многих самцов уровень тестостерона был ниже, чем у нормальных самок, а голосовые мешки меньше нормы, что, предположительно, ограничивало их способность призывать партнеров.

Исследования Хейса также установили, что у многих лягушек в ручьях Среднего Запада, загрязненных атразином и другими пестицидами, ослаблена иммунная система, что приводит к повышенной смертности от бактериальных инфекций.

Этим ранним исследованиям мешала невозможность легко отличить генетических самцов от генетических самок. У самцов лягушек две одинаковые половые хромосомы (ZZ), а у самок — Z и W (противоположность человеческим XX и XY). Но поскольку все хромосомы лягушек выглядят одинаково под световым микроскопом, отличить самца от самки непросто.

Чтобы преодолеть это, коллега Хейса Роджер Лю вывел линию полностью мужских лягушек, чтобы генетика была однозначной.

«Раньше мы знали, что самцов получается меньше, чем должно быть, и появляются гермафродиты. Теперь мы ясно показали, что многие из этих животных — особи с измененным полом. У нас есть животные, которые являются самками в том смысле, что ведут себя как самки: у них есть эстроген, они откладывают яйца, спариваются с другими самцами. Атразин вызвал гормональный дисбаланс, который заставил их развиться в неправильный пол с точки зрения их генетической конституции».

В исследовании Хейса, где 40 лягушек жили около трех лет после вылупления в воде с 2.5 ppb атразина, около 10% лягушек оказались устойчивыми к воздействию пестицида. В текущих исследованиях Хейс изучает, является ли эта устойчивость наследственной, а также есть ли у особей с измененным полом более восприимчивое потомство.

Компания Syngenta, производитель атразина, оспаривает многие из этих исследований, включая работы Хейса, показывающие неблагоприятные эффекты пестицида. Но Хейс заявляет: «Когда по всему миру проводятся исследования, показывающие проблемы с атразином у каждого изученного позвоночного — рыб, лягушек, рептилий, птиц, млекопитающих — все они не могут ошибаться».