Ручьи, дренирующие склоны действующих вулканов, часто характеризуются рядом неблагоприятных факторов среды для обитания гидробионтов. На Камчатке множество водотоков, служащих местом нереста для лососевые рыбы мальмы (Salvelinus malma), загрязнены растворами тяжёлых металлов. Избыточное содержание в воде меди, цинка, свинца токсично для рыб и вызывает множественные нарушения жизнедеятельности. Специалисты Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН исследовали популяции мальмы, постоянно обитающие в ручьях вулканических территорий, и обнаружили характерные адаптивные изменения физиологии, позволяющие обеспечить устойчивое существование популяций в крайне неблагоприятной среде.

В новой статье представлены результаты полевых исследований и экспериментального выращивания мальмы, проливающие свет на физиологические основы адаптации к загрязнению воды тяжёлыми металлами. Показано, что рыбы из «вулканических» ручьёв отличаются от обитателей чистых рек гипер-тиреоидным статусом, сопровождающим повышенную скорость катаболизма, повышенную активностью антиоксидантных ферментов и сниженную ионную проводимость тканей. Противодействие физиологическому стрессу энергозатратно, поэтому мальма из вулканических ручьёв отличается сниженными запасами липидов и гликогена в соматических тканях.

Экспериментальные данные показывают, что гиперфункция щитовидной железы повышает устойчивость организма рыб к загрязнению воды тяжёлыми металлами. Также адаптивный гипертиреоидизм определяет эволюцию фенотипа в популяциях мальмы. В условиях химического загрязнения в популяциях начинается педоморфоз, сокращение продолжительности жизненного цикла и миниатюризация тела. Сходство физиологических и морфологических изменений в популяциях, населяющих вулканические ручьи разное число поколений, наводит на мысль об универсальности механизма «эволюционного спасения» рыб в случае попадания в неблагоприятные условия существования.

Результаты исследования были опубликованы в Journal of Evolutionary Biology.

Источник: ИПЭЭ РАН.