Человек Наук. Биолог — о том, как лягушки и тритоны предсказывают будущее городов
Владимир Вершинин в УрФУ заведует кафедрой зоологии биологического факультета. Также он руководит лабораторией функциональной экологии наземных животных в Институте экологии растений и животных УрО РАН. Около сорока лет он занимается изучением аномалий и патологий амфибий (лягушек, тритонов, углозубов). В Екатеринбурге и окрестностях он ищет земноводных с лишними пальцами, странным окрасом, прозрачной кожей, через которую видно внутренние органы...
С одной стороны, эта работа — часть фундаментального изучения эволюционных процессов, к нашей повседневной жизни прямого отношения не имеющих. С другой стороны — отклонения в развитии амфибий в определенных географических точках могут свидетельствовать о том, что и человеку тут жить вообще-то не нужно, опасно.
Обо всем об этом Владимир Вершинин рассказал корреспонденту 66.ru. А мы рассказываем вам, как обычно, выкинув из диалога все вопросы и оставив только самые интересные ответы.
Я давно занимаюсь городской экологией — тем, что происходит с природой под воздействием человека, как адаптируются к этому живые существа, в том числе лягушки, какие аномалии и девиации (отклонения в развитии) появляются у них под влиянием среды. Изучение таких отклонений позволяет понимать последствия влияния городской среды и на здоровье человека.
У нас есть некое стандартное представление о том, как выглядит человек или лягушка — сколько должно быть пальцев, конечностей, глаз, какие должны быть пропорции, цвет. Но понятие нормы — достаточно условно. Некоторые говорят: какой вариант преобладает, тот и считать нормой. Значит, если 90% людей будут безрукими, это станет нормой.
Не надо думать, что городские лягушки-мутанты — это какие-то трехголовые монстры. Обычный человек может ничего и не заметить, странная раскраска или лишняя конечность — это редкость. Чаще всего у «лягушек-горожан» встречаются сросшиеся пальцы, непигментированная радужка, редкие варианты окраски или ее отсутствие.
Этой осенью сделали сенсацию из двух лягушек, пойманных возле Красноуральска: у одной как раз были лишние пальцы, у второй — отсутствие части пигмента и прозрачное брюшко. Ну и сразу началось: «Всё понятно, там же химзавод рядом!» Но химзавод там давно не работает, в отличие от медеплавильного. И связано это может быть с геохимическими особенностями территории. Урал — это сплошные биогеохимические провинции. Где-то много молибдена, где-то много никеля, где-то много меди. У травяной лягушки, например, выявили до 19% отклонений с аномалиями конечностей. Но все эти лягушки были пойманы на плато, выложенном ультрамафитами, которые содержат большое количество солей хрома. Они как раз влияют на морфогенез конечностей.
Гранулы меланина в печени лягушек очень показательны. В печень к каждому человеку не залезешь, а тут можно все увидеть и по меланомакрофагам определить, на каких территориях существуют потенциальные угрозы по качеству среды. Например, на территории рядом с ПО «Маяк», где существует радиоактивный след, у лягушек есть изменения и в печени, и в крови, и продолжительность жизни у них там другая. Появляются аномалии половых органов, когда у самцов в семенниках вырабатываются яйцеклетки вместо сперматозоидов.
В парке Маяковского один из водоемов — бывший отстойник. Когда чистили реку Исеть, сливали туда всю грязь. И сейчас в этом отстойнике живет озерная лягушка. Громко так живет. У одной из пойманных там лягушек найдены различные дополнительные скелетные структуры и лишние позвонки, а еще — неправильное присоединение таза к позвоночнику. Все это произошло под воздействием поллютантов со дна Исети, которые содержат органические соединения, влияющие на гормональную систему. Там же, кстати, мы нашли гермафродита озерной лягушки. Мы хотим все это подробно исследовать, провести сложные анализы, но пока нам не выделяют достаточно средств.
Напрямую на человека все эти результаты экстраполировать нельзя. Все-таки человек не живет в луже и развивается в организме матери, а у лягушки яйцо сразу попадает в воду и никакими оболочками не защищено. Но органические вещества, которые влияют на изменение репродуктивной системы, гормоноподобные бензольные кольца на человека тоже действуют — таким образом, что либо возникают дисфункции в репродуктивной сфере, либо неправильно работают семенники и яичники. А наш сигнальный объект — лягушка — имеет общий план строения с человеком, но более подвержена внешнему воздействию, поэтому мы раньше все это узнаём.
Даже такое простое явление как паразитарные инвазии мы тоже можем предупреждать по лягушкам. Благодаря изучению паразитарного фона через амфибий мы можем говорить, какие части водоема лесопарка представляют угрозу для человека с паразитарной точки зрения. В Екатеринбурге (я не буду называть конкретных мест) есть отдельные участки лесопарков, в которых остромордая лягушка подвергается массовому инфицированию цистами трематод. Если вы опустите руку в воду и подержите ее там три минуты, то тоже можете стать неспецифическим хозяином этого паразита. Это будет выражаться в том, что у вас будет зудеть кожа, покраснеет, а у некоторых людей даже может произойти анафилактический шок. Я как-то задавал вопросы дерматологам насчет подобных эффектов — обращались ли люди? Да, обращались. Но диагностируется это трудно, потому что мало кто знает, что это такое. А вот с помощью лягушек мы это можем оценивать.
Конечно, лягушки и головастики — это, может быть, не очень красиво. Людям больше нравятся белки, которые прыгают по веткам и выпрашивают орешки. Но нужно понимать, что для полноценной экосистемы важны все эти звенья — и комары, и лягушки, и белки. Или тритоны, которых мы недавно выпустили в ботанический сад УрО РАН. Тритоны, когда обитают в воде, питаются большим количеством комариных личинок. Не лягушка ест комаров, как обыватели полагают, а именно тритоны.
Земноводных в Екатеринбурге и городах-спутниках стало меньше, как раз потому что без какой бы то ни было экологической экспертизы вырубаются лесопарки. Водоемы уничтожаются или замусориваются, везде появляются люди, почва уплотняется, меняется PH воды. В Шарташском лесопарке на месте одного из самых больших нерестилищ углозуба понаставили беседок и домиков. И когда мы смотрим на данные за много лет, то видим этот «горький катаклизм», как говорили в фильме «Кин-дза-дза».
Еще одна большая проблема — расселение ротана. Его рыбаки разносят — ну нравится им, что можно прийти и на голый крючок ловить рыбу. Но ротан уничтожает все виды земноводных, которые там живут, вообще ничего не остается. Извести ротана почти невозможно, потому что он даже промерзание водоемов выдерживает. Вот на Калиновских разрезах одно из самых крупных нерестилищ пострадало именно от ротана, численность амфибий там падает, в результате снижается качество воды. Ведь головастики бесхвостых амфибий фильтруют водоем и чистят его от мертвой органики.
Есть такая простая вещь: высокие концентрации тяжелых металлов приводят к ригидности сердечной мышцы (миокарда). То есть у людей миокард становится плохо сократимым и сердце недовыполняет свою функцию. У лягушек же наблюдается гипертрофия компенсаторной сердечной мышцы, по которой мы можем судить о наличии каких-то тяжелых металлов в среде. Потому что у каждого человека вы не начнете миокард проверять, а здесь это возможно. Надо сказать, что компенсаторная гипертрофия сердца наблюдается почти везде на территории города, потому что тяжелых металлов здесь много. По свинцу у нас превышение ПДК идет почти на всей территории городской агломерации. Понятно, что на лягушек это действует больше, чем на людей.
На самом деле тяжелые металлы в атмосфере и во всех трех средах — это серьезная проблема, ею занимаются, но особо об этом не говорят. Понятно, что автомобильные выбросы также включают в себя тяжелые металлы. Свинец много на что влияет. Римская цивилизация вымерла, в частности, от того, что там использовали свинцовые водопроводные трубы, поэтому эмбриональная смертность была высокая. Если римскую цивилизацию, кроме всего прочего, подкосили свинцовые трубы, то на нас таким же образом воздействуют свинцовые выбросы автомобилей: снижают репродуктивное здоровье людей. И в первую очередь через лягушек мы скорее это увидим.
Мы это все видим, мы об этом пишем. Но если американцев или немцев это волнует (я, например, год работал в Германии и четыре года - по европейскому проекту и гранту от Еврокомиссии), то наших отечественных чиновников, которые принимают решения, это не беспокоит. Они об этом не заботятся.
Конечно, жить в Екатеринбурге не опаснее, чем в любом другом крупном городе планеты. Проблемы городской экологии у всех общие — это квинтэссенция экологических проблем современности, потому что все сконцентрировано на небольшой территории: и эндокринные дезапторы, тяжелые металлы, и просто шумовое и тепловое загрязнение. Масса проблем и их сочетание создают совершенно смертоносный коктейль. И этим всем надо заниматься. Лягушка всегда была модельным объектом, начиная с XVI в., если не раньше. Но сейчас благодаря современным методам мы можем на ранних этапах все диагностировать и принимать какие-то превентивные меры, предупреждая возможные опасности.
В следующем году исполнится 40 лет, как мы занимаемся мониторинговыми исследованиями в городской агломерации. Более продолжительных наблюдений в мире нет. Сейчас наша главная задача — запустить лабораторию молекулярных механизмов и экологии морфогенеза, которая здесь создается. Оборудование импортное для этого уже приобрели, а ремонта помещения добиться пока не можем.
Главный вопрос сейчас — есть ли заказчик у этого всего? По большому счету государство должно быть в этом заинтересовано. Есть соответствующие СНиПы, Росприроднадзор, Роспотребнадзор — для них нужны новые методы, чтобы оценить то, что мы находим, и найти этому применение. Мы и создаем эти новые методы, новые технологии оценки здоровья среды, методы биоиндикации на том уровне, который нам сейчас стал доступен. У нас пока экологический мониторинг осуществляется только на уровне химии — воздух, почва, вода, но этого мало.
Возможно, понадобится пересмотр ПДК. Ведь что такое предельно допустимая концентрация? Это концентрация, после которой якобы начинаются серьезные, необратимые изменения, связано это именно с расчетами дозы эффекта, которые сделаны в лаборатории. При этом гораздо меньшие концентрации в сочетании разных вариантов полютантов дают непредсказуемый эффект, который в лаборатории можно недооценить или вообще не знать о нем.
К нам сейчас привозят различную экзотику. Из южных регионов поступают различные товары, с ними переезжают какие-то животные, паразиты. Это все попадает в наши экосистемы, и мы даже не знаем, что может происходить. Такие процессы идут. И последствия пока неизвестны.
Текст: Элина Тихонова; Константин Мельницкий; 66.RU; 66.RU
