Pētījums liecina, ka ārēji veselīgs un plaši sastopams rifu dzīvnieks var piedzīvot būtisku fizioloģisku stresu, pat ja tā populācija neuzrāda acīmredzamas samazināšanās pazīmes. Zilajām damselfish zivīm urbanizētās piekrastes teritorijās simtiem gēnu darbojas citādi nekā tās pašas sugas zivīm neskartos rifos, un lielākā daļa šo izmaiņu saistīta ar iekaisumu un imūnsistēmas reakcijām.

Šis atklājums ir nozīmīgs arī plašākā kontekstā. Cilvēki dzīvo ilgāk nekā jebkad iepriekš, tomēr arvien lielāku dzīves daļu pavada sliktā veselībā, saskaroties ar hroniskām slimībām, kas būtiski pasliktina dzīves kvalitāti. Daudzos gadījumos nozīmīga loma ir iekaisumam un imūnsistēmai. Savukārt savvaļas dzīvnieku veselību līdz šim lielākoties vērtēja pēc biotopu stāvokļa, populācijas lieluma un novērojamām pazīmēm, piemēram, uzvedības.

Jaunais pētījums parāda, ka ģenētiska informācija var atklāt problēmas, kuras ārēji nav pamanāmas. Tas nākotnē varētu mainīt veidu, kā zinātnieki novērtē sugu veselību.

Gēnu aktivitāte atklāj apslēptu stresu

Pētījumu veica Okinavas Zinātnes un tehnoloģiju institūta (OIST), Francijas Nacionālā zinātniskās pētniecības centra (CNRS) un Indiānas Universitātes Medicīnas skolas pētnieki. Viņi analizēja zilās damselfish jeb Chrysiptera cyanea genomiskās pārmaiņas. Šī krāšņā rifu suga ir sastopama Indo-Klusā okeāna rietumu daļas ūdeņos un ir populāra arī ASV akvārijos.

“Klasiskās ekoloģiskās un vides monitoringa metodes ietver ūdens paraugu ņemšanu vai zivju sugu skaitīšanu, taču tas īsti neparāda zivju veselības stāvokli,” skaidroja pētījuma pirmā autore Emma Gairina, OIST Marine Eco-Eco-Devo nodaļas pētniece un bijusī doktorante. “Lai saprastu, ko zivs piedzīvo, būtiski ir aplūkot gēnu aktivitāti.”

Vides DNS jeb eDNA arvien biežāk izmanto savvaļas dzīvnieku veselības novērtēšanai, taču ūdenī šādu ģenētisku informāciju iegūt ir sarežģītāk. Jūras ūdens paraugi var sniegt plašāku priekšstatu par bioloģisko daudzveidību, bet tie parasti neļauj noteikt konkrētas sugas vai atsevišķas zivs stāvokli.

Pētījumā zivis tika savāktas 18 vietās Okinavas galvenajā salā. Šīs vietas atšķīrās pēc cilvēku ietekmes līmeņa: reģiona ziemeļos atrodas neskarti rifi, bet dienvidu piekrasti būtiski pārveidojusi apbūve.

Pat vietās ar sliktu ūdens kvalitāti zilās damselfish zivis joprojām bija sastopamas. “Dažas no vietām, kur ņēmām paraugus, bija patiešām netīras un piesārņotas, bet zivis tur joprojām bija,” sacīja Gairina. “Tomēr tas, ka tās tur atrodas, nenozīmē, ka tās nav pakļautas stresam.”

Pētnieki analizēja visu gēnu aktivitāti, nevis tikai dažus atsevišķus gēnus, zivīm no vairākām teritorijām. Šādi viņi centās noteikt skaidras vides izraisītas pārmaiņas.

Piesārņotajos rifos barības netrūkst, bet cena ir fizioloģisks stress

Sākotnēji zivīs nebija redzami tie vides biomarķieri, kurus zinātnieki bija gaidījuši. Tās izskatījās pietiekami paēdušas, un piesārņotais biotops neparādījās kā kaitīgs, izmantojot parastās pārbaudes metodes.

Tomēr genoma līmenī atklājās kas neparasts. Urbanizētos rajonos dzīvojošu zivju aknās 425 gēniem mazuļu grupā un 585 gēniem pieaugušo grupā bija mainīta aktivitāte. Šīs pārmaiņas galvenokārt bija saistītas ar iekaisumu un imūnsistēmas reakcijām, un tās netika novērotas zivīm, kas dzīvoja tīros, neskartos rifos.

Pieaugušajām zivīm urbanizētajās teritorijās bija uzturvielu pietiekamību apliecinoši biomarķieri, kas bija līdzīgi laboratorijā audzētu dzīvnieku rādītājiem. Taču iekaisuma pazīmes parādījās tikai savvaļā dzīvojošajām zivīm.

Zinātnieki pieļauj, ka damselfish izvēlas urbanizētākus un līdz ar to arī piesārņotākus ūdeņus tāpēc, ka tur ir daudz barības organisko vielu veidā. Zivīm nav jāpatērē tik daudz laika un enerģijas, lai meklētu barību, taču šī ērtība var radīt fizioloģisku stresu.

“Mēs to dēvējam par ‘ātrās ēdināšanas efektu’,” sacīja OIST Marine Eco-Evo-Devo nodaļas vadītājs un pētījuma vecākais autors profesors Vensāns Lodē. “Tas ir līdzīgi pusaudžiem, kuri dodas uz ātrās ēdināšanas restorānu: ēdiena ir daudz, tas ir lēts, taču var nebūt labs veselībai.”

“Jaunām zivīm urbanizēta piekrastes vide var piedāvāt līdzīgu kompromisu,” viņš piebilda. “Barības ir daudz, bet par to jāmaksā ar fizioloģisku cenu.”

Iespējamās sekas visai rifu ekosistēmai

Zilās damselfish ir visēdājas, ekoloģiski plaši pielāgojamas zivis, kuru uzturs ir daudzveidīgāks nekā daudzām citām jūras sugām. Tomēr ērtākas vides izvēlei var būt plašākas sekas.

Ir identificētas gandrīz 400 damselfish sugas, un tām ir svarīga savstarpēji izdevīga loma rifu ekosistēmās. Kā bentosa jeb grunts barotājas tās palīdz ierobežot aļģu augšanu un parazītus uz koraļļiem, bet pašas iegūst drošu patvērumu, vienlaikus kalpojot par barību lielākiem rifu iemītniekiem.

Pētnieki turpmāk varētu noskaidrot, vai šo zivju plēsēji urbanizētās teritorijas spēj panest tikpat labi kā neskartus rifus. Tāpat jāizpēta, vai urbanizētai videi pielāgojušās zivis spēj izdzīvot tīros ūdeņos, kur tām atkal pašām jāmeklē barība, kā arī vai rifu “pudeles kakls” mudina īpatņus pamest veselīgākās teritorijas.

Vēl nav zināms, vai gēnu aktivitātē konstatētie fizioloģiskie stresa signāli ietekmē vairošanos. Pētnieki arī jautā, vai šāda pielāgošanās urbanizētai videi ilgtermiņā varētu kļūt par evolūcijas priekšrocību.

Pētījums publicēts žurnālā Nature Communications.