Ученые лаборатории эволюционной биогеохимии и геоэкологии ГЕОХИ РАН совместно с российскими коллегами исследовали биологические отклики рыб на снижение токсичной нагрузки на оз. Имандра, в прошлом интенсивно загрязняемый водоем тяжелыми металлами. Они пришли к выводу, что эффективность газообмена и эндо- и фагоцитоза (процессов захвата и поглощения таких объектов как бактерии, вирусы, остатки мёртвых клеток и т.п.) были решающими факторами, которые позволили рыбам выжить и выдерживать воздействия высоких концентраций металлов в прошлом.

Были исследованы гематологические параметры, а также морфометрические параметры и гистопатологию органов сига (Coregonus lavaretus L.) (рис. 1), который может использоваться как хороший локальный биоиндикатор водной среды.

Жабры рыб являются регулятором компромисса, например небольшое число слоев вставочного эпителия и небольшое расстояние способствуют абсорбции O₂; механизмы регулирования включают обратимое ремоделирование структуры. Защитные реакции сигов из незагрязненной части озера связаны с разрастанием ткани жабр, обеспечивая структурную поддержку, но ухудшая газообмен. Адаптивная стратегия сигов из загрязненной части озера направлена на увеличение газообмена путем снижения защитной пролиферации структуры жабр.

Второй путь улучшения газообмена – увеличение гемоглобина в созревающих эритроцитах. Ученые считают, что спад токсичности выявил активацию адаптационных механизмов, которые были направлены на повышение эффективности кроветворения путем увеличения количества гемоглобина в созревающих эритроцитах.

Аутофагия как процесс деградации внутренних компонентов клетки – важный эволюционный механизм для поддержания гомеостаза и достижения клеточного обновления, важный механизм адаптации к внутренней и внешней среде. Если увеличение мелано-макрофагальных центров в почке рыб наблюдалось у сигов из незагрязненной части озера, то наоборот снижение мелано-макрофагальных центров было у сигов из загрязненной части озера (рис. 2). Увеличение мелано-макрофагальных центров, полагают ученые, является следствием того, что фагоциты не справляются с утилизаций экзогенных и эндогенных веществ.

По словам автора научной работы, ведущего научного сотрудника лаборатории эволюционной биогеохимии и геоэкологии ГЕОХИ РАН Натальи Гашкиной, то, что биологические реакции сига из исторически загрязненной части озера сильно изменились в отличие от таковых у сигов из никогда не загрязняемой части озера, и их сдвиги сохранялись даже по прошествии около 20 лет спада токсичной нагрузки, указывают на эволюцию их развития и проливают свет на механизмы адаптации к токсичному загрязнению.

Результаты опубликованы в журнале Ecotoxicology and Environmental Safety. N.A. Gashkina, T.I. Moiseenko, L.A. Shuman, I.M. Koroleva (2022) Biological responses of whitefish (Coregonus lavaretus L.) to reduced toxic impact: Metal accumulation, haematological, immunological, and histopathological alterations. Ecotoxicology and Environmental Safety, 239, 1 July 2022, 113659 , https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.113659.

Источник: пресс-служба ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского.