Вскрытия недавно погибших птиц показали, что многие из них (до 85 %) умерли от острой почечной недостаточности. Затем были проведены дополнительные исследования тканей для обнаружения типичных агентов, вызывающих почечную недостаточность: кадмия, ртути и возбудителей инфекционных заболеваний, таких как птичий грипп, инфекционный бронхит и лихорадка Западного Нила. Однако ничто из этого не объясняло вымирание птиц. Поскольку основным источником пищи для грифов служат трупы домашнего скота, были опрошены ветеринары и продавцы ветеринарных препаратов, в результате чего был выявлен химический «подозреваемый» – нестероидное противовоспалительное средство диклофенак. Проверив ткани почек грифов на присутствие этого лекарства, ученые получили поразительные результаты. У всех грифов, умерших от почечной недостаточности (25 из 25) – и ни у одного из умерших по другим причинам (0 из 13), – в печени обнаружился диклофенак. Лабораторные исследования токсичности, в которых грифам давали диклофенак орально, а также скармливали ткани животных, которым давали этот же препарат, показали острую токсичность вещества.
Результаты исследования, подтвердившие токсичность диклофенака, имели значение, выходящее за границы Индии. Фармацевтическое средство, накапливающееся в тканях домашнего скота, вызвало массовую гибель хищных птиц, несмотря на то что ветеринары применяли лекарство в разумных дозах. В отличие от ситуации с гибелью белоголовых орланов из-за ДДТ в 1960–1970-х гг., диклофенак не биомагнифицировался в пищевых цепях, однако законное использование лекарства в ветеринарии привело к исчезновению жизненно важного вида из давно устоявшейся и функционирующей экосистемы.
Вымирание грифов иллюстрирует короткий и прямой путь нанесения вреда живой природе лекарственным средством. С другой стороны, исследование Колпин демонстрирует путь воздействия веществ, содержащихся в сточных водах, на водные организмы в более диффузной и менее концентрированной форме. Так будет ли такое воздействие вредно для водной фауны – в частности, для рыб?
Одна из причин дать положительный ответ – доказанное влияние на рыб низких концентраций антидепрессанта флуоксетина (также известного под торговым названием «Прозак»). Колпин с коллегами обнаружили присутствие флуоксетина лишь в одном из 84 исследованных водоемов. Он содержался в низкой концентрации, порядка 10 нанограммов на литр. Поздние исследования, проведенные в Великобритании, также выявили наличие в некоторых водоемах флуоксетина в концентрациях от 10 до 100 нг/л (частей на триллион). Может ли это вещество представлять проблему?
После публикации статьи Колпин было проведено более 30 исследований по оценке влияния флуоксетина на рыб. Хотя в большинстве работ негативный эффект был выявлен только при концентрациях вещества от 30 до 100 мг/л, некоторые ученые отметили воздействие при гораздо более низких концентрациях, сравнимых с обнаруженными Колпин в поверхностных водах. В идеале концентрация флуоксетина в водоемах должна быть нулевой, тогда все споры о критериях качества воды будут просто неактуальны. Но, к сожалению, как показали Колпин с коллегами, мы живем в эпоху, когда следы человеческой деятельности могут быть обнаружены в водоемах по всей стране и про всему миру.
Остается вопрос: какое влияние эти вещества могут оказывать на человека? Вещества, обнаруженные Колпин с коллегами в поверхностных водах, находятся в таких низких концентрациях и пути их возможного попадания в организм человека так запутаны, что оценить риск становится крайне сложно. Однако если рассматривать водных животных как современный аналог канареек в угольной шахте, то честно ли будет игнорировать влияние этих веществ на природу? В случае с присутствием фармацевтических продуктов и средств личной гигиены в окружающей среде – откуда они вряд ли исчезнут в ближайшем будущем – врагом точно оказываемся мы сами. Вещества этой группы неожиданно стали новым насущным вопросом современной токсикологии, и игнорировать его никак нельзя.
Глава 17
Определение пола: химические вещества и репродукция
В осеннем лесу, на развилке дорог, Стоял я, задумавшись, у поворота; Пути было два, и мир был широк, Однако я раздвоиться не мог, И надо было решаться на что-то.
Роберт Фрост[11]. Другая дорога
Недавние исследования, посвященные влиянию на рыб природных и антропогенных загрязнителей, дали весьма интересные результаты. Например, добавление в экспериментальный водоем на северо-западе канадской провинции Онтарио этинилэстрадиола, основного синтетического эстрогена, входящего в состав оральных контрацептивов, привело к исчезновению популяции рыб-толстоголовов, там обитавших. У самцов рыб, пойманных в реках Великобритании ниже очистных сооружений, был обнаружен гермафродитизм различной степени – аномалия, при которой одна и та же особь способна производить как женские, так и мужские половые клетки. Самое неприятное, что у самцов с гермафродитными признаками были выявлены репродуктивные отклонения: способность к успешному размножению зависела от уровня гермафродитизма.
Эти исследования порождают ряд интересных вопросов. Во-первых, каким образом рыбы могут быть настолько репродуктивно пластичны, что загрязняющие вещества, находящиеся в воде в низкой концентрации, настолько сильно влияют на способность рыб к выживанию и размножению? Во-вторых, почему именно рыбы? Может ли произойти такое с млекопитающими – например, с выдрами или дельфинами?
О влиянии химических веществ на размножение диких животных известно давно; и здесь, так же как в «Безмолвной весне» Рэйчел Карсон, именно крупные рыбоядные птицы впервые привлекли внимание к этой проблеме. В 1970-х гг. было отмечено снижение численности этих птиц во многих районах США, от Флориды до Калифорнии и Великих Озер. Но в отличие от случаев, описанных в «Безмолвной весне», птицы не падали замертво, а просто отказывались размножаться. Особенно было заметно отсутствие брачных игр и нежелание строить гнезда. В некоторых местах птицы откладывали яйца, но птенцы так и не вылуплялись или вылуплялись с врожденными дефектами. В других местах в одном гнезде оказывались две самки и двойное количество яиц.
Одним из тех, кто помог сложить воедино кусочки головоломки, была доктор Тео Колберн, работавшая в Фонде охраны природы. Она показала, что такие вещества, как вышеупомянутый этинилэстрадиол, попадают в кровь птиц и действуют как клеточные сигналы, изменяя репродуктивную физиологию, морфологию и поведение животных. Чтобы разобраться в ее исследовании эндокринных нарушений у птиц, вначале нужно в целом ознакомиться с репродуктивной биологией, начав с самых привычных позвоночных животных – птиц и млекопитающих.
Репродуктивная система позвоночных животных может развиваться по мужскому или женскому типу: и мужские семенники, и женские яичники возникают из одной и той же зародышевой ткани. У млекопитающих и птиц пол определяется генетически и остается стабильным на протяжении всей жизни. Дифференциация гонад (половых желез) всегда идет одним и тем же путем, что в итоге приводит к появлению зрелых семенников или яичников. У млекопитающих результат определяется геном SRY, локализованным в коротком плече Y-хромосомы. Те особи, у которых имеется Y-хромосома и ген SRY, развиваются как самцы.
У птиц все происходит подобным же образом за исключением того, что у самцов половые хромосомы гомологичны, или одинаковы (ZZ), а у самок – различны (ZW). Недавние исследования показали, что развитие самцов у птиц запускается единственным геном, DMRT1. Если активность этого гена затухает, происходит феминизация. Чтобы понять, как такие гены, как SRY или DMRT1, определяют пол, нужно изучить развитие внутренних половых органов. На раннем этапе зародышевые гонады начинают развиваться без половых клеток (яйцеклеток или сперматозоидов); эти клетки мигрируют в гонады позже. Внутренние половые органы (семявыводящие протоки, придатки семенников и семенные пузырьки у самцов и фаллопиевы трубы, матка и верхняя часть влагалища у самок) в эмбриогенезе появляются из развивающихся почечных канальцев, и у самцов их судьба оказывается иной, чем у самок.
В ходе эмбрионального развития часть мезонефрической почки дает два типа канальцев, вольфиевы и мюллеровы. Вольфиевы канальца под влиянием тестостерона дифференцируются на семявыводящие протоки, придатки семенников и семенные пузырьки. Вторая пара эмбриональных канальцев, мюллеровы, начинает развиваться параллельно. У самцов развитие мюллеровых канальцев подавляется мюллеровым ингибирующим фактором (МИФ), гормоном, выделяемым семенниками. Развитие по мужскому типу зависит от секреции тестостерона, и в его отсутствие у генетически мужской особи возникает фенотип самки. Синтез МИФ, по всей видимости, активируется геном SRY, что, в свою очередь, гарантирует атрофию мюллеровых канальцев и нормальное развитие мужских органов.
