Роговица рыб фиксирует их пожизненное воздействие токсичной ртути

Загрязнение ртутью — глобальная угроза здоровью. Метилртуть, образующаяся при попадании ртути в водоемы, может вредить развитию мозга детей и вызывать симптомы у взрослых. Она также угрожает рыбам и дикой природе.

Ученые десятилетиями изучали, как и когда рыбы накапливают ртуть. Эта информация ключевая для оценки рисков и эффективности политики по сокращению выбросов.

Долгое время для получения данных о росте, миграции, диете и времени воздействия загрязнителей на рыб ученые использовали отолиты — ушные камешки из карбоната кальция размером с горошину. Однако некоторые загрязнители, включая ртуть, в отолиты не включаются, а прочно связываются с тканями, содержащими серу (например, с мышцами). Поэтому для оценки загрязнения ртутью исторически использовали мышечные ткани.

В новом исследовании, опубликованном в Environmental Science & Technology Letters, описан новый метод оценки пожизненного воздействия ртути на отдельную рыбу — путем ее измерения в глазах рыбы.

Подсказки в ушах и глазах рыб

Современный подход — измерение накопленной ртути в целой рыбе или филе (мышечной ткани). Он показывает общее накопление за жизнь, но не указывает, когда именно происходило воздействие. Концентрации ртути могут сильно различаться даже внутри одного вида. Например, с 1991 по 2010 год средний уровень ртути в треске составлял 0.111 частей на миллион, но достигал 0.989 частей на миллион — девятикратная разница. Это говорит о том, что на воздействие влияют не только выбросы, но и перемещения, и диета отдельной рыбы.

В исследовании предложен метод, сочетающий датировку по отолитам и измерение ртути в хрусталиках глаз рыбы. Хрусталики состоят из чистого белка, богаты серой и легко накапливают ртуть из воды или пищи. Метилртуть предпочтительно накапливается в определенных органах, включая хрусталик, и в высоких дозах может ухудшать зрение рыб.

Метод начинается с установленной техники определения возраста рыбы по отолиту. С ростом рыбы отолиты ежегодно добавляют слои карбоната кальция (аннули), подобно годовым кольцам деревьев. Известно, что рост глаза рыбы пропорционален росту ее отолита. Для объекта исследования — круглой бычка (Neogobius melanostomus) — эта линейная зависимость сильна.

Применяя пропорциональное расстояние, найденное в отолите, к хрусталику, и учитывая, что хрусталик растет слоями в течение жизни, можно определить хронологию пожизненного воздействия ртути.

Возможная связь с климатом

Этот метод позволяет отследить, как события в жизни рыбы (миграция, смена диеты) или временные явления (например, сезонное падение уровня растворенного кислорода в воде) влияют на уровень ртути.

Сила метода в том, что он дает информацию для отдельной особи, что важно, как и для людей. Разные рыбы имеют разную способность ловить добычу и переносить стресс, что влияет на их рост и воздействие ртути.

Информация о воздействии на все возрасты одной рыбы может снизить потребность в сборе больших выборок рыб разного возраста — традиционном подходе для оценки изменений воздействия в течение жизни.

Метод также может помочь понять влияние изменения климата на воздействие ртути. По мере роста температуры воды водоемы теряют растворенный кислород (деоксигенация). Когда кислород падает ниже 2 мг/л (при норме 5–8 мг/л), наступает гипоксия, которая может быть связана с повышенными концентрациями метилртути. Усиливает потерю кислорода загрязнение питательными веществами (например, сток с сельхозугодий), но она также происходит в открытом океане из-за потепления.

Растущая гипоксия может свести на нет глобальные усилия по сокращению выбросов ртути, делая уже находящуюся в водоемах ртуть более доступной для усвоения рыбами. Текущее исследование, поддержанное Национальным научным фондом (NSF), изучает, как хрусталики глаз вместе с отолитами могут помочь разделить воздействие ртути от диеты и гипоксии.

Ученые все больше признают, что различные части организмов служат архивами прошлого. Хрусталики глаз и отолиты — ключ к пониманию скрытой жизни отдельных рыб.