Ртуть изменяет экспрессию генов

Ртуть, содержащаяся в воде в очень низких концентрациях, накапливается по всей пищевой цепи: от водорослей через зоопланктон к мелкой рыбе и далее к крупной рыбе, которую мы едим. Ртуть вызывает тяжелые и необратимые неврологические расстройства у людей, употреблявших сильно загрязненную рыбу. В то время как о крайней токсичности элемента известно, что происходит ниже по пищевой цепи, вплоть до микроводорослей — первого уровня и «входных ворот» для ртути? Используя инструменты молекулярной биологии, исследователи из Женевского университета (UNIGE) впервые изучили этот вопрос. Ученые измерили, как ртуть влияет на экспрессию генов водорослей, даже при очень низкой концентрации в воде, сравнимой со стандартами европейской защиты окружающей среды. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Ртуть нарушает метаболизм водорослей

Исследователи проанализировали транскриптом микроводорослей — набор всех молекул РНК, контролирующих экспрессию их генов. Как объясняет профессор Вера Славе́йкова: «Мы смогли точно определить, какие гены были сверхэкспрессированы или, наоборот, недостаточно экспрессированы в результате воздействия ртути». Вывод был однозначным: ртуть нарушала метаболизм водорослей, вызывая дерегуляцию многочисленных генов, независимо от того, были ли концентрации сравнимы с европейскими экологическими стандартами, ниже или выше обычно встречающихся в окружающей среде.

Водоросль, кажущаяся здоровой с физиологической точки зрения, оказывается измененной при изучении экспрессии ее генов. Дерегулированные гены вовлечены в различные процессы: от генерации активных форм кислорода, запускающих антиоксидантную защиту, до нарушения работы жгутиков и подвижности клеток. Также страдают фотосинтез и транспорт необходимых элементов, таких как цинк, железо или медь. Однако сложно составить исчерпывающий список, поскольку, как отмечает профессор Славе́йкова: «Из 5493 генов, специфически дерегулированных метилртутью, мы еще не знаем функцию 3569 из них, даже несмотря на то, что эта водоросль является наиболее изученной среди всех первичных продуцентов».

Наряду с неорганической ртутью, метилртуть — одна из двух форм элемента, проанализированных исследователями. Она образуется при трансформации неорганической ртути бактериями в бескислородной среде, накапливается в пищевой цепи и может напрямую влиять на центральную нервную систему конечных потребителей.

Экологическая и проблема общественного здравоохранения

Хотя ртуть встречается в природе (например, при извержении вулканов), ее концентрация неуклонно растет из-за деятельности человека: при сжигании угля или выбросах в результате различных промышленных процессов. Сейчас считается, что более половины ртути в воздухе связано с деятельностью человека, а в водной среде этот показатель достигает почти двух третей. Это глобальная проблема, поскольку высокие уровни ртути были обнаружены в крови белых медведей, вдали от любых источников загрязнения. Поэтому понимание механизмов воздействия имеет решающее значение как с экологической, так и с точки зрения общественного здравоохранения.